[发明专利]一种均匀场景下的雷达回波信号多普勒质心确定方法

权利要求书

1.一种均匀场景下的雷达回波信号多普勒质心确定方法，其具体步骤为：

第一步 搭建多普勒质心确定系统

多普勒质心确定系统，包括：回波数据流生成模块、数字正交混频模块、脉冲压缩模块和多普勒质心确定模块；

回波数据流生成模块的功能为：对雷达回波信号进行采样，生成回波数据流；

数字正交混频模块的功能为：对回波数据流进行数字正交混频处理，得到基带同相和正交数据流；

脉冲压缩模块的功能为：对基带同相和正交数据进行脉冲压缩处理，得到脉压后数据；

多普勒质心确定模块的功能为：对脉压后数据进行自相关运算，并根据运算结果确定多普勒质心；

在FPGA芯片中运行上述模块；

第二步 回波数据流生成模块对雷达回波信号进行采样，生成回波数据流

回波数据流生成模块在脉冲持续时间内雷达回波信号s(t)进行采样，生成回波数据流s(n)，采样频率为f_s，t为时间参数，n为时域点索引值，n＝0,1,…,N-1，N为数据流长度；其中，采样频率f_s的选取原则：f_s≥4(f₀+B/2)，其中f₀为雷达发射信号的中心频率，B为雷达发射信号的带宽，f₀+B/2为雷达发射信号的最大频率；

第三步 数字正交混频模块对回波数据流进行数字正交混频处理

数字正交混频模块将回波数据流s(n)分别乘以数字本振cos(2πf₀n)和sin(2πf₀n)，然后分别进行滤波处理，得到数字正交混频处理结果：基带同相数据流s_I(n)和基带正交数据流s_Q(n)；

第四步 脉冲压缩模块对基带同相和正交数据进行脉冲压缩处理，得到脉压后数据

脉冲压缩模块将基带同相数据流s_I(n)和基带正交数据流s_Q(n)组合成复数形式：s_I(n)+j·s_Q(n)，并进行FFT处理：将s_I(n)+j·s_Q(n)从时域变换到频域，得到频域数据S(k)；构建方位向参考函数f(t)＝exp{j2π(-γt²/2)}，并进行FFT处理：将方位向参考函数f(t)从时域变换到频域，得到频域数据F(k)；将频域数据S(k)与频域数据F(k)的共轭进行复数相乘，对乘积结果进行IFFT处理：将乘积结果从频域变换到时域，得到脉压后数据x(n)，其中k为频域点索引，k＝0,1,...,N-1；j表示e^-j2πkn/N为复数表示形式；γ为调频斜率；exp{·}为一种复指数表示形式；F^*(k)表示复数取共轭；

第五步 多普勒质心确定模块对脉压后数据进行自相关运算，并根据运算结果确定多普勒质心

多普勒质心确定模块对脉压后数据x(n)进行自相关运算：得到自相关运算结果R(m)，使用公式：

确定多普勒质心f_DC，其中m为平移参数，T为脉冲宽度，arg[·]表示求角度运算；

至此实现了均匀场景下雷达回波信号多普勒质心值的确定。

2.如权利要求1所述的均匀场景下的雷达回波信号多普勒质心确定方法，其特征在于：所述数字正交混频模块将回波数据流s(n)分别乘以数字本振cos(2πf₀n)和sin(2πf₀n)，然后分别进行低通滤波处理：

s_I(n)＝LPF{s(n)·cos(2πf₀n)}

s_Q(n)＝LPF{s(n)·sin(2πf₀n)}

得到数字正交混频处理结果：基带同相数据流s_I(n)和基带正交数据流s_Q(n)，其中LPF{·}表示低通滤波处理。