基于循環(huán)互相關(guān)的窄帶回波多普勒頻移估計

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第２２卷第３期 航天電子對抗 ３１

基于循環(huán)互相關(guān)的窄帶回波多普勒頻移估計

史建鋒 ，馬 強

（１．北京軍代局，北京１０００４１；２．解放軍電子工程學(xué)院，合肥２３００３７）

摘要： 針對雷達窄帶回波信號的循環(huán)互相關(guān)估計多普勒頻移問題進行了研究。利用信

號循環(huán)平穩(wěn)特性，分析了存在多普勒頻移條件下雷達窄帶回波信號的循環(huán)統(tǒng)計特性，在此基礎(chǔ)

上提出了基于循環(huán)互相關(guān)變換的多普勒頻移估計算法，該方法能有效地估計多普勒頻移參數(shù)。

最后利用計算機進行了仿真實驗，驗證了該算法的有效性。

關(guān)鍵詞：循環(huán)互相關(guān)；線性調(diào)頻；多普勒頻移；估計

中圖分類號： ＴＮ９１１ 文獻標識碼：Ａ

Ｄｏｐｐｌｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｄａｒ ｓｉｇｎａｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ

ｃｙｃｌｉｃ ＣＲＯＳＳ—ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ

Ｓｈｉ Ｊ ｉａｎｆｅｎｇ ．Ｍａ Ｑｉａｎｇ

（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＰＬＡ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３７，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｄａｒ ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｅｃｈｏ ｓｉｇｎａｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｙｃｌｉｃ ｃｒｏｓｓ—ｃｏｒｒｅｌａ—

ｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｃｙｃｌｉｃ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｃｈｏ ＬＦＭ ｓｉｇｎａｌ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｓｔｉ—

ｍａｒｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｙｃｌｉｃ ｃｒｏｓｓ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｓ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｅｆｆｉ—

ｃｉｅｎｔｌｙ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ；ｃｙｃｌｉｃ ｃｒｏｓｓ—ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ；ｌｉｎｅａｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＿ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；Ｄｏｐｐｌｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ

１ 引言

下，基于循環(huán)互相關(guān)變換的回波信號多普勒頻移估計

方法。

在雷達、聲納信號處理中，對低信噪比條件下目標

回波信號的多普勒頻率進行估計具有十分重要的意

２循環(huán)平穩(wěn)性

義。寬帶信號攜帶有更多目標信息，所以對寬帶信號 實際中有一類特殊的非平穩(wěn)信號，它們具有周期

的分析和處理已成為研究的熱點ｌ１］。對于這類信號，

平穩(wěn)性，即其統(tǒng)計參數(shù)，如均值、相關(guān)函數(shù)等，都是隨時

目前通常的做法是將其轉(zhuǎn)化為窄帶信號，進而利用傳

間周期性變化。這類信號可建模為循環(huán)平穩(wěn)隨機過

統(tǒng)的方法進行處理。因此，研究窄帶回波信號處理方 程，循環(huán)平穩(wěn)過程可以用循環(huán)相關(guān)函數(shù)等來表征，該理

法具有重要的意義。

論就被稱為譜相關(guān)理論［＇３－４＂１。

為了增加探測距離并保證高分辨率，脈沖雷達常

如果一個隨機過程ｚ（ｆ）的均值和自相關(guān)函數(shù)具

采用具有大時寬帶寬積的線性調(diào)頻（ＬＦＭ）信號作為

有周期性（周期為Ｔｏ），則稱ｚ（ｔ）為廣義循環(huán)平穩(wěn)過

發(fā)射信號。文獻Ｅ２］針對ＬＦＭ信號提出了基于循環(huán)

程，簡稱為循環(huán)平穩(wěn)過程，則其均值Ｍ （ ）及自相關(guān)函

互相關(guān)包絡(luò)的時延估計算法，但并沒有討論多普勒頻

數(shù)Ｒ （￡，ｔ＋ ）分別有：

率的問題。本文以雷達回波信號處理為應(yīng)用背景，探

Ｍ （￡）＝Ｅ［－ｘ（ｔ）］＝Ｅ［－ｘ（ｔ＋ｎＴｏ）］ （１）

討發(fā)射信號為ＬＦＭ信號時，窄帶回波信號模型假設(shè)

Ｒ （￡，“）： ［ｚ（￡）ｚ （￡＋“）］

：Ｒ （￡＋ Ｔ０，ｔ＋ Ｔｏ＋“） （２）

收稿日期，２００５—１１—２９￣２００６～０３一Ｏ６修回。

式中，Ｔ。＝ ／口， 為整數(shù)， 為循環(huán)頻率。信號ｚ（￡）、

作者簡介：史建鋒（１９７７一），男，碩士，主要研究方向為信號檢測與

（￡）的循環(huán)互相關(guān)函數(shù)定義為 ］：

１ ｒ＋１１／２

處理Ｉ馬強（１９７２一），男，碩士，工程師，主要從事產(chǎn)品檢驗驗收工作。

Ｒ （ｒ）＝ｌｉｍ寺ｌ Ｒ （￡，ｔ＋ｒ）ｅ ｄｔ （３）