洪兴勇
（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230031）
摘要：解距离模糊是中频脉冲重复频率的脉冲多普勒雷达关键技术之一。提出了采用快速余差查表法有效解决PD雷达距离模糊问题的算法。该算法的运算量较少，实时处理能力强。以3重CPI进行仿真实验，表明该算法能够保证低虚警概率和较高的解模糊的正确性，并能够满足PD雷达信号处理的实时处理要求。
关键词：PD雷达；解距离模糊；快速；余差查表法
中图分类号：TN957文献标识码：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.04.025
引用格式：洪兴勇.基于快速余差查表法的脉冲多普勒雷达解距离模糊算法［J］.微型机与应用，2017,36（4）：84-86.
0引言
机载雷达以下视方式探测低空目标时，目标、地海杂波和雷达三者之间存在相对运动，目标回波强度远远小于地面和海杂波强度［1］。脉冲多普勒（PD）利用频域滤波区分目标和地海杂波。PD在机载雷达信号处理上得到广泛的应用。由于PD模式雷达大多采用高中脉冲重复频率（PRF），因此存在距离和速度模糊的问题。PD体制雷达的解模糊是机载雷达信号处理在实际应用中的首要问题。解模糊的性能取决于解模糊算法，解模糊算法的好坏直接影响目标的检测概率和虚警概率，进而直接影响机载雷达的数据处理、跟踪能力和探测威力。正确性和实时性是衡量解模糊算法的两个要素。
PD雷达采用多重频的PRT方式避免距离模糊现象发生。最近文献［23］提出新算法：余差查表法、群算法、滑窗相关器法和加权快速聚类法解距离模糊，而这些算法都是在孙子定理（余数法）、查表法和一维聚类基础上提出来的。孙子定理法优点是快速准确且计算量小，其缺点是要求PRT两两互质（互质是指相互之间没有公约数，但不一定都是质数）和出错概率很大（由于各种干扰、噪声和杂波存在）。一维集算法优点是解模糊的精度很高，其缺点是运算量大。查表解模糊算法具有计算简单和出错概率小的优点。利用余数法和查表法的优点，本文提出了一种快速余差查表解距离模糊算法。
1PD雷达距离模糊问题
设PD雷达发射信号的脉冲重复周期为Tr，发射信号波长为λ，雷达探测回波目标的时间延迟为t，c为光速。t>Tr时，雷达发射脉冲探测目标的回波要经过几个脉冲重复周期以后才能被雷达接收机接收到，使发射和接收脉冲频谱对应关系在频域出现混乱现象，在同一距离上可能出现几个目标的频谱。这种现象称作雷达模糊距离。雷达最大不模糊距离为：
Rmax=cTr2（1）
当t≤Tr时,PD雷达探测的目标距离不模糊,如图1所示; 当t>Tr时,PD雷达探测的距离模糊，如图2所示。
PD雷达产生距离模糊的原因是：PD雷达无法直接区分一个特定回波是哪个脉冲所发射的。
PD体制雷达采用多个不同脉冲重复频率（CPI=1/PRF）fi的发射信号解决距离模糊问题。PD雷达系统带宽B决定的距离单元大小ΔR，ΔR=C2B。假设有N个脉冲重复频率fi(1,2,…,N)，不同fi(1,2,…,N)所对应的距离单元数分别为Ri(1,2,…,N)，目标回波在N个不同fi所对应的可视距离分别为ri(1,2,…,N)，则雷达探测目标的真实距离单元为R，其中，Ri、ri和R都是以距离单元为单元。N个CPI测出一组相关测量值，并组成一个同余方程组：
ri=R%Ri,i=1,2,…,N（2）
该式形成过程是一维空间到多维有限空间变换。而解模糊问题其实就是从多维有限空间到一维有限空间变换［4］。
2建立距离余差表
解距离模糊总是在脉冲雷达最大探测距离单元数和最小探测距离单元数之间进行求同余方程。在每个CPI 中，目标距离的最大模糊次数是有限的。所以本文在雷达探测威力范围内，以每个重频CPI的最大不模糊距离的整数倍数为步进，分别计算出r′1,r′2,...,r′M存放到解距离模糊表中。3重CPI余差表的建立步骤如下：
（1）在雷达探测威力范围内，分别列出目标对于每个PRF所有可能的距离模糊倍数对应的距离R1,R2,…，RK，其中，K取决于Rki=ri+kiRuai(i=1,2,3)中的ki(i=1,2,3)。
（2）按照3重CPI计算的Rua1、Rua2、Rua3从小到大排列。
（3）根据雷达探测距离的最大距离单元数R′max和最小距离单元数R′min，以3重CPI建立余差距离表如表1所示。
（4）PD雷达探测某个距离为R的目标，从表1快速查找每个CPI所对应的可视距离mod(R,Ruai)，查找结果大于或等于2个CPI ，则表明解距离模糊完成，PD雷达在距离R上所探测目标是实际存在的目标。
（5）如果i<K,跳转到步骤（3）和（4）。表1距离模糊余差表距离单元号CPI1CPI2CPI3R′minMod(R′min,Rua1)Mod(R′min,Rua2)Mod(R′min,Rua3)R′Mod(R′,Rua1)Mod(R′,Rua2)Mod(R′,Rua3)R′maxMod(R′max,Rua1)Mod(R′max,Rua2)Mod(R′max,Rua3)
3算法工程实现
根据各个CPI探测目标经恒虚警（CFAR）检测后的点迹原始信息，填写模糊距离表。图3解距离模糊的流程图如果满足解模糊准则，则输出目标点迹的幅度和频道信息；如果不满足解模糊准则，则判断是否解距离模糊结束。如果解距离模糊没有结束，则将距离单元加1重新解距离模糊。解距离模糊的工程实现流程如图3所示。
4仿真实验
本文以3重CPI为例，采用2/3准则，PD雷达系统带宽为0.5 MHz，雷达探测最大距离单元数为6 000。利用本文提出的算法对雷达探测目标经CFAR检测后的回波进行解距离模糊，最后输出结果是以距离单元和多普勒频道来表示目标点迹信息。每个CPI在CFAR检测后的目标很多，且该目标包括很多噪声，解距离模糊后CPI1、CPI2和CPI3所探测的目标点迹分别如图4~图6所示。
通过仿真实验可知，图4~图6表示该算法的运算能力能够达到雷达信号处理在某一波位上实时处理能力的要求，保证解模糊结果具有很高准确性，可有效抑制虚警概率。
5结论
本文提出一种针对PD雷达的基于快速余差查表法的解距离模糊算法，该算法关键就是建立余差距离表。以重CPI为例，满足2/3准则，进行仿真实验。仿真实验结果表明，该算法可有效地降低解距离模糊的运算量，适应PD雷达信号处理对于实时性的要求，并且具有很高的解模糊准确率，能有效抑制虚假目标。
参考文献
［1］ 贲德,韦传安,林幼权.机载雷达技术［M］.北京：电子工业出版社，2006.
［2］ 曾涛,龙腾.一种脉冲多普勒雷达解模糊新算法［J］.电子学报,2000,28(12):99101.
［3］ 吴涛,屈强,袁嗣杰,等.一种低重频脉冲雷达速度模糊解算的新方法［J］.系统仿真学报,2009，21(S2)：31-33，42.
［4］ 洪一.脉冲多普勒雷达的速度模糊求解［J］.现代科学与技术,1995(1)：18-23.