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摘要：该发明公开了一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法，涉及到精密雷达测频，测距领域。该发明利用apFFT的相位不变性，通过相位差的精确测量来最终得到频率与距离信息。由于相位测量始终存在“相位模糊”的问题，本发明通过不断的迭代与估计得到相位值，“相位模糊”问题并以判定的形式检测相位差估计值的有效性，最终得到更为精确的结果。此方法测有着高稳定性，高精度的特点，并且抗噪性能好，可以大量运用在精密雷达测量技术的实现上。

主权项：一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法，该方法包括：步骤1：将回波与发射波混频后经过滤波器，得到差频信号X0m；步骤2：差频信号X0m分别延迟Δt1,2Δt1,3Δt1,4Δt1,16Δt1,64Δt1,256Δt1后对应得到X1m，X2m，X3m，X4m，X16m，X64m，X256m信号，然后对各信号加上汉宁双窗后做apFFT得到其相位值；步骤3：将X0m，X1m，X2m，X3m，X4m中相邻信号的相位两两作差，得到的相位差值，再求出平均相位差值，并与2π进行同余运算得到Δφ1；步骤4：求X0m，X4m的相位差，并与2π进行同余运算得到Δφ4；将4倍Δφ1取整再与Δφ4求和得到Δφ4final；若|Δφ4final‑4×Δφ1|≤0.4，则Δφ4final即为所求；否则Δφ4final＝4×Δφ1；步骤5：求X0m，X16m的相位差，并与2π进行同余运算得到Δφ16；将4倍Δφ4final取整再与Δφ16求和得到Δφ16final；若|Δφ16final‑4×Δφ4final|≤0.4，则Δφ16final即为所求；否则Δφ16final＝4×Δφ4final；步骤6：求X0m，X64m的相位差，并与2π进行同余运算得到Δφ64；将4倍Δφ16final取整再与Δφ64求和得到Δφ64final；若|Δφ64final‑4×Δφ16final|≤0.4，则Δφ64final即为所求；否则Δφ64final＝4×Δφ1f6inal；步骤7：求X0m，X256m的相位差，并与2π进行同余运算得到Δφ256；将4倍Δφ64final取整再与Δφ256求和得到Δφ256final；若|Δφ256final‑4×Δφ64final|≤0.4，则Δφ256final即为所求；否则Δφ256final＝4×Δφ64final；步骤8：将Δφ256final带入式：fIF=256finalfs256]]得到雷达信号频率fIF，其中fs表示采样频率。

全文数据：一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法技术领域[0001]本发明涉及到精密雷达测频，测距领域。背景技术[0002]目前，精密雷达测距方法已经很成熟了，包括RIFE法，能量重心算法，FFT细化法。apFFT算法是对传统FFT算法改进，近几年，随着对apFFT深入研究，apFFT越来越多的运用在信号处理算法中，并且具有FFT不具备的“相位不变性”等优良性能。传统apFFT相位差测频算法的本质就是利用这一特性得到信号的相位值。并且由于相位差值与频率、距离成正比关系，从而得到频率、距离估计。由于“相位模糊”问题，传统方法对某些频率信号的相位差测量不准确，导致工程里不能直接运用传统方法。发明内容[0003]本发明针对背景技术的不足之处，改进设计了一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法，高稳定性，高精度的特点，并且抗噪性能好，可以大量运用于精密雷达信号频率测量上。[0004]本文提出一种基于apFFT相位差的精密测量雷达估计校正算法，解决了上述问题。[0005]由公式（1.10.1[0007]可以得出以下结论，要想除掉相位模糊现象，则ΔΘ的值在[-3ΐ，3τ]，延迟Δt需在一定范围内。取At=A=够满足不模糊的要求，但是因为At1很小，所以测频精度很低;解决测频精度低的问题，采取不断迭代与比较方法来提高精度通过;将Xom延迟4Δtl后求apFFT得到arg[Xdm]，通过计算得到Δφ4。其中-12彡Δφ4彡12。Δφ4作为估测值的小数部分;对4倍ΛΦ:求整得到估测值的整数部分用，用式1.2得到延迟4Δtl的相位差估计值[0008]ΔΦ4final=[ΔΦIX4]+ΔΦ40.2[0009][]是取整符号。将式1.2得到的结果直接作为最终结果可能会引来误差。由于噪声的影响以及取证符号截断问题会导致求出的AJ4final可能有±1的误差。此时就需要判断到底是否取整部分的值是否正确。判断方法如下:若IAi4final-4XΔφ」彡0.4,则保持ΔΦ4final不变；若不满足，贝丨JAΦ4final=4XΔφχ。同理，可以得至IjΔφ16finai，Δφ64final，ΔΦ256final〇最终估测频率为0.3[0011]因而本发明的技术方案是:一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法，该方法包括：[0012]步骤1:将回波与发射波混频后经过滤波器，得到差频信号XQm;[0013]步骤2:差频信号Xom分别延迟Δti，2Δti，3Δti，4Δti，16Δti，64Δti，256Δti后对应得到Xim，Χ2m，Χ3m，Χ4m，Χΐ6m，Χ64m，Χ256m信号，然后对各信号加上汉宁双窗后做apFFT得到其相位值；[0014]步骤3:将Xom,X1m，X2m，X3m，X4m中相邻信号的相位两两作差，得到的相位差值，再求出平均相位差值，并与2π进行同余运算得到Δφ1;[0015]步骤4:求X〇m，X4m的相位差，并与2π进行同余运算得到Δφ4;将4倍Δ^取整再与Aφ4求和得到△Φ4final;若IΔφ4ϊιη3ΐ-4ΧΔφ」彡0.4,则ΔJ4final即为所求；否则ΔΦ4ίίη31=4ΧΔφι;[0016]步骤5:求Xom，X16m的相位差，并与求231进行同余运算得到Δφ16;将4倍ΔΦ4final取整再与AΦ16求和得到AΦ16final;若IAΦ16final-4XΔφ4finalI16final即为所求；否则ΔΦΐ6ΐΐη1=4ΧΔΦ4ΐΐη1；[0017]步骤6:求Xom，X64m的相位差，并与2ji进行同余运算得到Λφ64;将4倍AΦ16final取整再与AΦ64求和得至丨JAΦ64final;若IAΦ64final-4XAΦ16finalI256final=4XΔ}64final;[0019]步骤8:将Δφ256final带入式：[0021]得到雷达信号频率fIF，其中匕表示采样频率。[0022]本发明一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法，具有高稳定性，高精度的特点，并且抗噪性能好，可以大量运用在精密雷达测量技术的实现上的效果。附图说明[0023]图1，2,3的仿真条件同为FFT点数为N=512,采样频率设置为fs=512khz。差拍信号频率设置为fIFe[30000,31000]，两两相差IOhz。做1000次蒙特卡洛实验。[0024]图1为SNR为5dB时apFFT精密雷达相位差的估计校正算法均值误差绝对值和均方根误差。[0025]图2为SNR为5dB时apFFT相位差算法均值误差绝对值和均方根误差。[0026]图3为SNR为-3dB时apFFT精密雷达相位差的估计校正算法均值误差绝对值和均方根误差。具体实施方式[0027]步骤1:将差频信号Xqm分别延迟Δ乜，2Δ乜，3Δ乜，4Δ，16Δ乜，64Δ乜，256Δti后得到Xim，X2m，X3m，X4m，Xi6m，X64m，X256m，并且加上汉宁双窗后做apFFT得到其相位值。[0028]步骤2:将Xom，X1m，X2m，X3m，X4m的相位两两作差，得到的相位差值求和与求平均，并与2π求m〇d得到Δφ13[0029]步骤3:求Xom，X4m的相位差，并与2π求m〇d得到Δφ4。将4倍Δφ:取整与Δφ4之和得到Δ}4final。若IA4final-4XΔφι|4final=4XΔφι〇[0030]步骤4:求XQm，X16m的相位差，并与求2Jim〇d得到Δφ16。将4倍ΔJ4final取整与AΦΐ6之和得到A16final。若IA16final-4XΔ}4final|^i0.4,则Δ}i6final即为所求；否则△Φ16final—4X△[0031]步骤5:求X0m，X64m的相位差，并与2JI求mod得到Aφ64。将4倍AI16finaI取整与△Φ和求丫守△Φ64final。右I△Φ64final_4X△Φ16final|€0·4，则△Φ64final即为所求；否贝lj△Φ64final—4X△Φ16final〇[0032]步骤6:求X0m，X256m的相位差，并与2ji求mod得到AΦ256。将4倍Ad64finai取整与AΦ256之和求得AΦ256final〇若IAΦ256final-4XAΦ64finalI0·4,贝IjAΦ256final即为所求;否则ΔΦ256ίίη31=4ΧΔφ64ίίη31〇[0033]:步骤7:将ΔJ256final带入式（1.3，得到fiF。[0034]由图I可得知，在SNR=5时，基于apFFT相位差的精密测量雷达估计校正算法在任意频率偏差都有优良的测频精度。其均值误差绝对值都小于，均方根最大误差不超过13.4。由图2可得知，在SNR=5时，传统apFFT相位差法在频偏较小的情况下由于对相位模糊补偿值判定不准确，导致其单次估测频率偏差甚至大于。对绝大多数频率偏差较小的频点，基于apFFT相位差比例估计校正算法比基于apFFT相位差比例估计校正算法测频精度高两个数量级。由于基于apFFT相位差精密测量雷达估计校正算法所测的结果是通过一次次迭代与校正后得到，所以测量精度高。它解决了传统apFFT相位差算法在噪声环境中对“相位模糊”补偿值判定不准确的缺点。[0035]由图3可知，在SNR=-3时，基于apFFT相位差的精密测量雷达估计校正算法测频精度仅仅是SNR=5时的12，抗噪性能优越。

权利要求：I.一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法，该方法包括：步骤1:将回波与发射波混频后经过滤波器，得到差频信号XQm;步骤2:差频信号Xom分别延迟Λ乜，2Λ乜，3Λ，4Λ，16Λ乜，64Λ乜，256Λ乜后对应得到Xim，X2m，X3m，X4m，Xi6m，X64m，X256m信号，然后对各信号加上汉宁双窗后做apFFT得到其相位值；步骤3:将Xom,X1m，X2m，X3m，X4m中相邻信号的相位两两作差，得到的相位差值，再求出平均相位差值，并与231进行同余运算得到Δφ1;步骤4:求Xom，X4m的相位差，并与2π进行同余运算得到Δφ4;将4倍Δ^取整再与Δφ4求和得到△Φ4final;若IΔφ4ϊ1Μΐ-4ΧΔφ」彡0.4,则ΔJ4final即为所求；否则Δ步骤5:求XQm，Xi6m的相位差，并与2π进行同余运算得到Δφ16;将4倍ΔJ4finai取整再与ΔΦΐ6求和得到Δ}i6final;若IΔJi6final_4XΔ}4final|^i0.4,则Δ}i6final即为所求；否则步骤6:求Xom，X64m的相位差，并与2π进行同余运算得到Δφ64;将4倍ΔJ16final取整再与AΦ64求和得到AΦ64final;^t，则AΦ64final即为所求;否则ΔΦ64ΐΐη1=4ΧΔΦΐί6ΐη1；步骤7:求XoHl，X256m的相位差，并与2π进行同余运算得到ΛΦ256;将4倍Al64final取整再与ΛΦ256求和得到AΦ256final;若，则AΦ256final即为所求;否则ΔΦ256ίίη31=4ΧΔΦ64ίίη31；步骤8:将ΔJ256final带入式：得到雷达信号频率，其中fs表示采样频率。

百度查询： 电子科技大学 一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法