雜波和干擾的有效抑制已經(jīng)成為雷達(dá)信號(hào)處理的一個(gè)主要研究方向?，F(xiàn)代雷達(dá)面臨的雜波環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，普通的動(dòng)目標(biāo)對(duì)消系統(tǒng)主要是對(duì)固定的地物雜波有一個(gè)很好的抑制效果，但對(duì)像氣象、海浪、箔條等具有一定速度的運(yùn)動(dòng)雜波而言，雜波譜的中心會(huì)偏離零多普勒頻率，如不采取有效措施，將無(wú)法很好地消去這類(lèi)雜波［1-2］。因此考慮到雜波的運(yùn)動(dòng)性、區(qū)域性及時(shí)變性，為自適應(yīng)地抑制低速運(yùn)動(dòng)雜波，建立動(dòng)態(tài)雜波速度譜圖是一個(gè)很好的選擇。

現(xiàn)有的文獻(xiàn)對(duì)雜波輪廓圖和雜波幅度圖研究較多［3-6］。雜波輪廓圖可以用來(lái)選擇正常支路和MTD（或MTI）相參處理支路，在雜波輪廓圖內(nèi)的數(shù)據(jù)采用相參信號(hào)處理后輸出，在雜波輪廓圖之外的部分采取正常支路輸出，從而提高弱小目標(biāo)在弱雜波或無(wú)雜波條件下的檢測(cè)能力［6］。

雜波幅度圖可以用在恒虛警檢測(cè)中。參考文獻(xiàn)［7］和參考文獻(xiàn)［8］對(duì)三維立體雜波圖的形成與應(yīng)用進(jìn)行了研究。而目前對(duì)雜波速度圖的研究相對(duì)較少。

1 自適應(yīng)雜波抑制技術(shù)

對(duì)于運(yùn)動(dòng)雜波，在計(jì)算得到其多普勒頻率之后，抑制雜波的方法一般有兩種［9］：（1）對(duì)回波信號(hào)u（t）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)雜波譜中心補(bǔ)償，將運(yùn)動(dòng)雜波譜中心移動(dòng)到零頻，再用凹口位于零頻的MTI濾波器抑制運(yùn)動(dòng)雜波；（2）直接采用凹口位于fd處的MTI濾波器來(lái)抑制運(yùn)動(dòng)雜波，而凹口于fd處的MTI濾波器權(quán)系數(shù)可預(yù)先存儲(chǔ)在一個(gè)濾波器權(quán)系數(shù)庫(kù)中，如圖1所示。

不管是對(duì)運(yùn)動(dòng)雜波進(jìn)行多普勒中心補(bǔ)償，還是利用權(quán)庫(kù)法，都需要計(jì)算出運(yùn)動(dòng)雜波譜中心，即運(yùn)動(dòng)雜波的速度。因此在這里設(shè)計(jì)了一種求雜波速度譜圖的方法，統(tǒng)計(jì)緩慢移動(dòng)雜波的速度，將雜波的多普勒中心頻率存儲(chǔ)，利用FPGA的高效處理能力，通過(guò)軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)雜波速度譜圖的建立，工程實(shí)現(xiàn)方便。

2 速度譜圖的實(shí)現(xiàn)

求雜波速度的方法有多種，一種是經(jīng)典的譜估計(jì)FFT法，速度精度與FFT的點(diǎn)數(shù)有關(guān)。在信號(hào)重頻已知的情況下，F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)越高速度分辨精度越高。還可以用arctan求相位差的方法求雜波速度，在求解反正切函數(shù)的運(yùn)算中，傳統(tǒng)的方法有查表法、多項(xiàng)式近似法、查表與多項(xiàng)式結(jié)合法、逐位法等［10］。然而，這些方法在速度和精度上達(dá)不到要求并且硬件實(shí)現(xiàn)困難。

為了方便在FPGA中實(shí)現(xiàn)，適合FPGA中的操作流程，本設(shè)計(jì)選擇互相關(guān)法進(jìn)行多普勒速度的求解。

3 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

本實(shí)驗(yàn)利用雷達(dá)采集到的真實(shí)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。圖3顯示的是雷達(dá)原始回波數(shù)據(jù)圖像，縱坐標(biāo)是距離單元，橫坐標(biāo)是脈沖數(shù)，灰度代表回波強(qiáng)度。其中在距離單元為160處有一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，而在距離單元為100處有一個(gè)靜止的大物體，其回波強(qiáng)度遠(yuǎn)大于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的回波強(qiáng)度。

從圖4中可以很方便地看出各個(gè)距離單元的速度，在距離單元為100處有一個(gè)緩慢的速度變化過(guò)程，是由于天線掃描調(diào)制所引起的。此雜波速度圖為抑制靜止物體回波和緩慢運(yùn)動(dòng)雜波提供了良好的依據(jù)，可以有效地檢測(cè)出快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。

在ISE開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行編程，F(xiàn)PGA處理程序如圖5所示。將雷達(dá)數(shù)據(jù)通過(guò)ISIM導(dǎo)入到ISE中，對(duì)回波數(shù)據(jù)在FPGA處理之后，再利用Matlab畫(huà)出其速度譜圖，如圖6所示?？梢钥闯觯ㄟ^(guò)硬件處理之后的速度圖與仿真結(jié)果吻合，驗(yàn)證了此方法的可行性。

本文主要研究了一種雜波速度譜圖的建立方法，目的是統(tǒng)計(jì)緩慢移動(dòng)的雜波速度，將雜波的多普勒中心頻率存儲(chǔ)，可以用來(lái)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)雜波的速度或者結(jié)合權(quán)系數(shù)庫(kù)完成雜波的自適應(yīng)抑制。利用可編程器件FPGA高效的并行處理能力，通過(guò)VHDL軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)雜波速度譜圖的建立，實(shí)現(xiàn)方便，對(duì)工程應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

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