一种优化PD雷达速度模糊和距离模糊的方案

王耀华

摘 要：作为一种先进的全相参体制雷达，脉冲多普勒雷达的发展已经极为成熟，不过PD体制中不可避免的距离模糊和速度模糊对检测结果带来的影响却必须引起重视，基于此，本文就传统的解距离模糊和速度模糊方法进行了简单分析，并基于目标径向速度不随雷达工作频率变化而变化的特性提出了一种新的解模糊方法，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：距离模糊；速度模糊；孙子定理；多重频

中图分类号：TN957 文献标志码：A

0 前言

距离模糊和速度模糊往往在PD体制中难以避免，雷达的检测结果很容易因此出现多值性问题，解模糊便是针对这类问题用以实现真实目标检测的手段，而为了实现这一手段有效性的进一步提升，正是本文就PD雷达中优化距离模糊和速度模糊开展具体研究的原因所在。

1 传统的解模糊方法

1.1 距离解模糊

采用中高PRF信号属于PD雷达的常态，这是由于这类信号能够使雷达在频域获得高的无杂波区，其检测性能便能够由此实现长足提升，但由于距离模糊的出现，真实目标的距离往往难以确定，因此采用参差变频的方法配合孙子定理中的查表法，即可实现距离解模糊。在应用孙子定理查表法的距离解模糊中，这一解模糊方法具备不依赖CFAR后过门限的点迹个数，由此应用的N/M准则便能够求得距离模糊表，而结合该表开展的解距离模糊成功后，便可以开展解速度模糊。值得注意的是，考虑到回波的信噪比低、距离较远、三重遮挡等因素的存在，应用二次门限的方法提升距离解模糊精度的方法也在业界较为常见，这一方法主要用3/5准则解距离模糊，随后用2/5准则解模糊，由此即可实现在满足系统虚警指标的前提下提高解距离模糊的精度。

1.2 速度解模糊

速度解模糊的原理与距离解模糊相似，因此传统的速度解模糊方法必须开展MTD处理，通过计算各个重复周期的模糊度则可以得出目标的多普勒频率，这一频率在具体的速度解模糊中能够发挥重要作用。在速度解模糊的孙子定理查表法应用中，这一应用能够计算间隔频率在各个重频的模糊频道，该计算需要将某个重频的滤波器宽度作为间隔，由此实现的模糊频道值建表并结合N/M准则，即可完成PD雷达的速度解模糊，而当目标在各个重频的模糊频道与表中的频道值有N次相同时便可以确定解模糊成功。值得注意的是，MTD处理后需要选择过门限频道中幅度最大的频道，这样速度解模糊的精度才能够得到更好的保障。

2 解模糊方法的改进建议

虽然孙子定理查表法能够初步满足PD雷达的解模糊需求，但建表时频道取整、CPI输出频道与真实频道差距等来的误差，却使得这一解模糊方法并不能完全满足我国当下PD雷达的应用需要，因此本文基于目标径向速度不随雷达工作频率变化而变化的特性提出了一种新的解模糊方法，这一方法已经在频率捷变雷达中得到了较好的实践验证。

2.1 距离解模糊

考虑到PD雷达的回波会受到发射脉冲遮挡，本文建议应用多种PRF法工作方式降低模糊影响，这里本文将PD雷达的PRF重数设置为N重，由此即可确定非模糊距离单元

i=1，2…N

该函数主要由系统带宽确定的距离单元、向下取整运算组成，进一步分析则可以得到 Ri=ri+kiRuai ，其中i=1，2…N，式中k t可以表示为=0.1，…int[Rmax、这一函数主要由最大作用距离单元数组成，而在上文中提到的传统解模糊方法基础上，考虑到真实距离目标无法确定为距离单元ΔR的整数倍，这就使得这一距离解模糊方法很容易出现跨越在两个相邻距离单元之间的问题，为了避免因此出现漏警问题，本文建议选择合适的滑窗宽度L，以此确定视在距离单元mod（R±L，Ruai），由此实现的距离信息读取，就能够判断PRF是否发现目标，而当发现的目标数量达到M时，则可以判断解距离模糊成功，由此可见距离单元尺寸ΔR和信噪比直接受L也就使得滑窗宽度的影响，而一旦L过大往往意味着距离解模糊将存在较多的虚警，因此本文建议L取1并做好解算结果的融合，这里的融合规则为相邻距离点速度差别在容限内便视作同一目标，这一目标确定需要满足准则对多的点作为输出要求，由此即可保证PD体制中解距离模糊的精度。

2.2 速度解模糊

上文中提到的以及较为常见的速度解模糊方法往往需要在多普勒领域内进行，但这一方法往往不能满足PD体制频率捷变雷达需要，这是由于每重PRF在该雷达中往往会产生采用载频不同的问题，因此即可确定多普勒频率与其载频之间的关系

i=1，2…N

其中的fdi与fi分别代表多普勒频率与其载频，C则是指光速，由此将fdi转化为在径向速度vt，即可实现高质量的速度解模糊，这一转化所使用的公式为

i=1，2…N

由此就能够通过在一定的速度范围内实现速度解模糊，而进一步应用比幅测频道法，便能够实现速度解模糊精度的进一步提升，这一方法的应用流程需要围绕如下步骤开展：（1）步骤一。在速度范围[-Vmax，Vmax]内进行距离解模糊成功后的PRF进行周期拓展，即可得到多个目标速度值Vk，这里的k代表的是范围内的所有整数。（2）步骤二。按顺序依次开展所有Vk的求模运算mod（Vk，Vuat），即可判断具体的PRF上是否存在Vk的目标，发现目标達到一定数量后便能够判定解模糊成功，这时应进行均方误差Ek的记录，最终则能够通过计算获得mod（Vk，Vuat）±ΔV范围内的视在速度。（3）步骤三。将其他视在速度进行步骤一、步骤二。（4）步骤四。将PRF2、PRFN分别进行步骤一、步骤二、步骤三。（5）步骤五。考虑到上述流程可能造成的同一个目标速度在多重PRF上的解出，步骤五需要对上述四步骤开展融合处理，这一融合处理的规则为速度差别在容限内便视作为同一个目标，满足准则数相同则选择均方误差最小的速度值作为输出，再次相同则选择速度均值。

3 仿真实例

为了提升本次研究的实践价值，本文共选择了五重PRF作为研究实例，结合221、203、184、167、155各重频所对应的距离单元数，且ΔR取75m，L取1，ΔV取2m/s、Rmax、Vmax分别取10000和800m/s，同时10%的PRF距离遮挡、14%的PRF速度遮挡，结合这一系列数据即可开展PD体制中解距离模糊和速度模糊的仿真，仿真过程的各重PRF在虚假恒虚警过门限点按照了10-2的虚警率加入，同时加入了高斯分布并要求视在速度和视在距离服从该分布提供的测量误差，由此所获得的仿真结果直观证明了本文能够在PD雷达优化距离模糊和速度模糊的实施中实现较高的正确率和较低的虚警率，这便较好地证明了本文所论述方法的实践价值，而由于该方法能够实现波速内含有多个目标的解距离模糊和速度模糊，这就使得其应用价值进一步提升。

结论

综上分析可知，传统的PD雷达优化距离模糊和速度模糊方案存在着一定不足且具备较大的改进空间。而在此基础上，本文涉及的解模糊方法的改进建议以及五重PRF的研究实例，则直观证明了本文研究的实践价值。因此，在相关领域的理论研究和实践探索中，本文内容便能够发挥一定的参考作用。

参考文献

[1]张森.一种用于PD体制频率捷变雷达的解模糊方法[J].科技资讯，2015，13（6）：4-5.

[2]周全，孟凡利，邢冠培.地面MPRF-PD雷达二维联合解模糊算法设计[J].无线电工程，2014，44（9）：21-24，31.

[3]雷火明，林强，陶雪峰.一种解模糊算法在地面PD体制雷达中的应用[J].空军雷达学院学报，2009，23（4）：269-272.endprint