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锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法 

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摘要:本发明涉及一种锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法,首先对接收到的两路信号进行apFFT处理,然后再通过寻找频谱峰值来确定相位,求相位差之后即可求得导弹的相位角。本发明无需借助任何附加的校正措施即可精确地提取出相位信息,apFFT法使得主频谱相对于旁瓣更加的突出,相比传统的FFT方法,具有更高的频谱泄露抑制能力和更高的测角精度。

主权项:1.一种锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法,其特征在于,包括以下步骤:1数据预处理:将本振信号和回波信号通过滤波器进行滤波处理;2对两路信号分别进行采样处理;3对两路信号分别进行apFFT处理;4分别寻找apFFT谱峰值;5分别求出峰值处的相位值;6求相位差;7根据相位差求取角度信息。

全文数据:锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法技术领域本发明涉及调频比相测角技术,特别是一种锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法。背景技术近年来,随着现代武器和电子对抗技术的快速发展,对雷达的测量精度、抗干扰能力和超高速目标探测能力提出了更高的要求,同时如何快速准确地检测系统的测角精度成为亟待解决的问题。现有的测角方法根据不同的技术可以分为硬件法和软件法。硬件法由硬件电路来完成,通过先求出两路信号的频率和时间差,然后将时间差转为相位差,再根据相位差求角度,这种方法受硬件的影响较大,测量精度不是很好。软件法是通过软件来完成,先对信号进行采样,然后采用测相位差的算法进行处理得到相位差,进而求得角度。软件法主要有过零点法、相关法等。由于过零点法对信噪比要求比较高,抗干扰能力差,相关法要求严格的整周期采样,且难以消除谐波的干扰,因此它们都很难应用于信噪比低、精度高、实时性强的系统。发明内容本发明的目的在于提供一种锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法,有效解决FFT测相位的频谱泄露问题,提高测相精度。实现本发明目的的技术方案为:一种锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法,包括以下步骤:1数据预处理:将本振信号和回波信号通过滤波器进行滤波处理;2对两路信号分别进行采样处理;3对两路信号分别进行apFFT处理;4分别寻找apFFT谱峰值;5分别求出峰值处的相位值;6求相位差;7根据相位差求取角度信息。与现有技术相比,本发明的显著优点为:1全相位的相位谱分析方法具有良好的频谱抑制性能,apFFT具有“相位不变性”,该性质意味着即使在“不同步采样的情况下”,无需借助任何附加的校正措施即可精确地提取出相位信息;2apFFT法使得主频谱相对于旁瓣更加的突出,比传统的FFT方法具有更高的频谱泄露抑制能力,从而测角精度更高。附图说明图1为本发明的锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法流程图。图2为本发明apFFT数据预处理主要流程图。图3为全相位周期延拓信号处理过程图。图4为本发明相位差检测结果波形图。图5为本发明相位差检测结果误差波形图。具体实施方式结合图1,一种锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法,包括以下步骤:1数据预处理:将本振信号和回波信号通过滤波器进行滤波处理;2对两路信号分别进行采样处理;3对两路信号分别进行apFFT处理;4分别寻找apFFT谱峰值;5分别求出峰值处的相位值;6求相位差;7根据相位差求取角度信息。进一步的,本振信号和回波信号频率相同,两路信号相位差和角度信息存在以下关系:其中,Δφ为两信号由于两天线的波程差而引起的相位差,φd1为本振信号的相位,φd2为回波信号的相位,ω0为所选信号的角频率,Δτ为信号接收器接收到两信号的时间差,f0为所选信号的频率,α为导弹方位角,L为两个信号接收器的距离,λ0为所选信号的波长。进一步的,在apFFT处理中需要对输入信号进行预处理,具体为:S1,构成一个N点的汉宁窗;S2,汉宁窗对自身求卷积,得到2N-1点的卷积窗;S3,求取2N-1点的卷积窗的和;S4,将卷积窗的每一项除以卷积窗的和,得到2N-1点的归一化卷积窗;S5,将数据的1:2N-1项和归一化卷积窗相乘,得到加窗的2N-1项;S6,将第1项和N+1项,第2项和N+2项...第N-1项和第2N-1项相加,得到经过全相预处理的N点序列。进一步的,对预处理之后的数据进行FFT处理,并找出频谱的峰值点,求出峰值的相位。本发明无需借助相位校正就可以精确提取相位信息。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。实施例如图1所示,为了有效的测相,本实施例的测角方法包括以下步骤:1将通过低通滤波器的本振信号和回波信号进行AD采样;2对经过滤波的数据做apFFT,得到apFFT频谱分析结果;3在频谱中搜索峰值谱线对应的k值,记为k0;4最后调用反正切函数求出k0处的相位值,此相位值即是x0处的真实相位值。FFT法测相位差的原理:首先对两路信号进行AD采样;其次进行FFT变换求出每一路的频谱;然后分别求出他们在峰值谱线处的相位;最后将两路信号的相位相减求出相位差。设两路正弦波调频信号表达式为:其中A1,A2分别为两路信号的幅度,f0为信号频率,分别为两路信号的初始相位。输入信号的频率稳定度为10-3-10-4,将f0表示为f0=k0+δ·fd式中k0为整数,fd为频谱分辨率,fd=fsn,fs为采样频率,N为采样点数,δ为泄露误差系数,|δ|≤0.5。用相同的采样频率fs在同一时刻对s1n和s2n进行采样,得到两路离散序列:接下来,对两路信号处理类似,以s1n为例进行说明。对s1n进行DFT变换得到离散频谱S1k,其中k=0,1,2···,N-1,因为S1k的峰值谱线在k=k0处取得,根据DFT定义,可得:忽略式中的负频率成分,上式可简化为:设phase1表示本振信号在k=k0处的相位,则phase1可以统一表示为:同理,phase2表示回波信号的相位,则:相位差用表示为:即两路同频正弦信号的相位差等于其离散谱在最大谱线处的相位差。在实际应用中可通过反正切变换求得每一路信号在峰值谱线k0的相位值,记为phase1和phase2:将两式相减求得本实施例采用以下系统参数:正弦信号,中心频率f0为10MHz,采样频率100MHz。图2为apFFT数据预处理主要流程图。在本实施例中以N=3为例进行论述,取n=0的x0为开始取样点,则传统截断向量为x0=[x0,x-1,x-2]T,DFT处理的是x0的周期延拓。但对包含x0的N=3的截断而言,n=1的x1,n=2的x2也可以作为开始取样点,则截断向量为x1=[x1,x0,x-1]T,x2=[x2,x1,x0]T,这3个周期延拓信号相加形成一个新的全相位周期延拓信号。而全相位最终也是形成一个长为N的向量。它的处理过程可以用图3来表示。图3表明:全相位处理等价于用一卷积窗wc对以x0为中心的长为2N-1的数据向量进行加权处理,再移位求和。图4为输入信号为正弦信号,信号的相位差从1°变化到360°的时候,测得的相位差随输入信号相位差的变化。横坐标为两输入信号的相位差,纵坐标为测量得到的相位差。图5为相位差检测误差波形图。由误差图可以看到,误差在要求的范围之内,本发明的测角方法可以达到测量要求。

权利要求:1.一种锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法,其特征在于,包括以下步骤:1数据预处理:将本振信号和回波信号通过滤波器进行滤波处理;2对两路信号分别进行采样处理;3对两路信号分别进行apFFT处理;4分别寻找apFFT谱峰值;5分别求出峰值处的相位值;6求相位差;7根据相位差求取角度信息。2.根据权利要求1所述的锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法,其特征在于,本振信号和回波信号频率相同,两路信号相位差和角度信息存在以下关系:其中,Δφ为两信号由于两天线的波程差而引起的相位差,φd1为本振信号的相位,φd2为回波信号的相位,ω0为所选信号的角频率,Δτ为信号接收器接收到两信号的时间差,f0为所选信号的频率,α为导弹方位角,L为两个信号接收器的距离,λ0为所选信号的波长。3.根据权利要求1所述的锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法,其特征在于,在apFFT处理中需要对输入信号进行预处理,具体为:S1,构成一个N点的汉宁窗;S2,汉宁窗对自身求卷积,得到2N-1点的卷积窗;S3,求取2N-1点的卷积窗的和;S4,将卷积窗的每一项除以卷积窗的和,得到2N-1点的归一化卷积窗;S5,将数据的1:2N-1项和归一化卷积窗相乘,得到加窗的2N-1项;S6,将第1项和N+1项,第2项和N+2项...第N-1项和第2N-1项相加,得到经过全相预处理的N点序列。4.根据权利要求3所述的锯齿波调频线性系统中apFFT谱测角方法,其特征在于,对预处理之后的数据进行FFT处理,并找出频谱的峰值点,求出峰值的相位。

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