一种处理非相干散射雷达散射信号的波形设计方法
【专利摘要】一种处理非相干散射雷达散射信号的波形设计方法，在非相干散射雷达信号处理的基础上，结合巴克码，长脉冲编码以及交替码对回波信号进行处理，根据三者自相关函数表达式，利用MATlAB软件求得三种编码的自相关函数以及其功率谱。本发明的优点是：可探测到电离层多种参数，结合巴克码、长脉冲编码以及交替码的信号处理过程，利用MATLAB软件求出其自相关函数和功率谱。
【专利说明】一种处理非相干散射雷达散射信号的波形设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种波形设计方法，尤其涉及一种处理非相干散射雷达散射信号的波形设计方法。
【背景技术】
[0002]电离层对无线电通信、导航、测量以及人类空间活动等都有着非常重要的影响，从而对电离层的研究具有十分重要的意义，非相干散射雷达是探测电离层的强有力工具，是唯一能够测量整个电离层高度的设备，可覆盖从六十公里至两千公里左右的范围，从而探测到电离层多种参数，包括电子密度、电子温度、离子密度和离子温度等。由于非相干散射雷达的建造和运行费用都比较昂贵，所以并没有广泛运用，目前全世界大概只有十部非相干散射雷达，集中于美洲和北欧。我国于2008年开工建设的空间科学重大项目——子午工程，其中涉及了领头设备非相干散射雷达技术，本发明是一种处理非相干散射雷达回波信号的方法，具体给出了巴克码、长脉冲编码和交替码的信号处理算法。
[0003]探测电离层是指用直接或间接的探测方法，获得电离层物理参量及其变化规律的工作，之前就有用连续波法来进行探测，后来发明电离层垂直探测装置，直到戈登提出的电离层非相干散射探测理论，从此拉开了非相干散射雷达发展的序幕。之后人们开始研究一种新的电离层探测手段——非相干散射雷达，是目前测量空间大气环境参数最先进的手段。
[0004]研究非相干散射雷达的过程中，有两个问题需要解决，一是散射信号功率谱的计算，二是对等离子体散射谱进行建模分析并且反演得到电离层的参量。第一个就是涉及到信号处理的部分，在没有实测数据的情况下，可以在非相干散射雷达信号处理的基础上，结合巴克码，长脉冲编码以及交替码对回波信号进行处理，从而有了非相干散射雷达散射信号的波形设计方法。
[0005]在深刻理解非相干散射基本原理的基础上，熟悉回波信号处理的一般过程，研究基本雷达调制方式:巴克码，长脉冲编码以及交替码，根据其自相关函数表达式，利用MATlAB软件可求得三种编码的自相关函数以及其功率谱。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种处理非相干散射雷达散射信号的波形设计方法，当我们探测电离层时，不同的编码方式和回波处理过程将会影响其探测谱的形状，为了消除这两方面所带来的不平衡性，所以需要对求得的功率谱进行修正，由此我们引入了模糊函数这一概念，在整个波形设计过程中，其核心就是模糊函数，包括幅度模糊函数、二维模糊函数、距离幅度模糊函数以及距离模糊函数。非相干散射雷达散射信号处理主要有巴克码、长脉冲编码以及交替码三种编码方式。
[0007]本发明是这样来实现的，其特征在于:在非相干散射雷达信号处理的基础上，结合巴克码，长脉冲编码以及交替码对回波信号进行处理，根据三者自相关函数表达式，利用MATlAB软件求得三种编码的自相关函数以及其功率谱。
[0008]本发明所述巴克码是一种相位调制，是二相编码信号的一种，在相位编码中，发射脉冲被划分为一系列单元，每个单元具有一个确定的相位，一般在实际处理中，相位有开和O,这种相位编码对应的两个包络值是-1和I或者O和I。巴克码是一种脉冲压缩编码波形，可获得较高的距离分辨率和最大可能探测距离；其特征在于:若一个η位的巴克码{ χ3,Xx }，每个码元口、可能取值+1或-1，则它必然满足条件:
【权利要求】
1.一种处理非相干散射雷达散射信号的波形设计方法，其特征在于:在非相干散射雷达信号处理的基础上，结合巴克码，长脉冲编码以及交替码对回波信号进行处理，根据三者自相关函数表达式，利用MATlAB软件求得三种编码的自相关函数以及其功率谱。
2.根据权利要求1所述的一种处理非相干散射雷达散射信号的波形设计方法，其特征在于:所述巴克码是一种相位调制，是二相编码信号的一种，若一个η位的巴克码{X1, x2，X3，…,Xx }，每个码元6只可能取值+1或-1，则它满足条件:
3.根据权利要求1所述的一种处理非相干散射雷达散射信号的波形设计方法，其特征在于:所述长脉冲编码调制通常适用于探测电离层F层或低仰角和低空间分辩率探测，长脉冲的自相关函数可以表示为:
4.根据权利要求1所述的一种处理非相干散射雷达散射信号的波形设计方法，其特征在于:所述交替码是将单个长脉冲划分为一系列小单元，所有的单元之间可以进行相关操作，且单元之间不影响，可分为强交替码和弱交替码。
【文档编号】G01S7/02GK103913723SQ201410098372
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】姚明, 鲁自清, 张梁民, 邓晓华 申请人:南昌大学