基于Keystone变换与Dechirping补偿的雷达运动目标检测跟踪算法研究

对目标回波信号进行长时间积累,是在不对雷达硬件系统进行升级改造的情况下,提高回波信噪比及雷达系统探测能力的低成本实现方法。本文主要对目标沿雷达径向匀加速运动时导致的距离徙动和多普勒走动问题进行研究,提出了基于Keystone变换和Dechirping补偿的积累算法。在没有先验信息的情况下通过Keystone变换实现包络对齐,而后利用对加速度进行搜索补偿,来补偿多普勒走动以提高雷达积累增益。最后基于AR模型的卡尔曼滤波算法实现机动目标的跟踪。利用空天杯比赛数据可以证明算法在检测微弱运动目标方面的优势。     

机载脉冲多普勒雷达长相参积累目标运动补偿

针对机载脉冲多普勒雷达长时间相参积累时,空空目标在距离维上走动引起的相参积累能量损失问题,提出了在距离频域按照目标径向速度进行线性相位补偿的方法,实现目标的距离走动补偿。理论分析和仿真实验表明,该算法能把不同时刻目标回波校正到同一距离单元,有效的提高了目标的相参积累能量,且算法复杂度不高,并已在雷达实际试飞中得到了运用。     

一种相参Radon变换的高速微弱目标检测方法

针对高速微弱目标回波信号,进行长时间相参积累时出现的跨距离单元走动问题,文章采用基于图像旋转的方法实现相参Radon变换,并提出将信号空间变换到极距-多普勒域进行峰值检测。通过理论分析和数值仿真结果表明,该方法具有较高的积累增益和检测性能,能有效地避免多普勒模糊的影响。     

利用目标回波多普勒频差的速度估计算法

针对频率步进信号中存在的距离-多普勒耦合现象,提出了一种利用频率步进信号的回波多普勒频差来进行目标速度估计方法。具体的算法是求出相邻两帧相对应的距离单元的数据相位差,该相位差与时间呈正比关系,是邻帧回波多普勒差在时域的体现。通过相位解卷绕和数值拟合的方法求解相位差的斜率,该斜率即为回波多普勒频差,利用回波多普勒频差与目标运动速度成正比的关系估计出目标运动速度。通过仿真试验分析了该算法的测速范围、测速精度和抗噪声性能。     

距离与多普勒二维长时间相参积累方法

采用长时间相参积累的方法对高速微弱目标进行检测的过程中,会出现距离走动和多普勒扩散问题。针对该问题,提出将Keystone变换和Dechirp结合的方法用于距离校正和多普勒补偿。通过理论分析和数值仿真表明,该方法具有较高的积累增益和检测性能。     

基于包络补偿的高速多目标检测算法

针对高速微弱目标检测,传统包络移动补偿算法存在频谱泄漏,不利于在多目标环境下弱信号的检出。文中在分析高速目标回波包络走动及非整数采样误差对频谱泄漏影响的基础上,提出了一种改进的包络移动算法,利用采样误差补偿因子对发射信号进行相位补偿,然后利用频谱泄漏补偿速度周期对搜索速度进行分组,并完成包络移位对齐。仿真分析表明该方法克服了频谱泄漏,适合对多目标进行检测。     

目标速度对合成一维距离像的影响分析

一维距离像是目标二维像在其径向上所有回波的投影(矢量和),它是通过距离徙动校正,将距离向和方位向分离,单独对距离向进行脉冲压缩处理得到的。未对目标速度进行补偿,一维距离像将产生失真,在得到目标速度和距离的估计值的前提下,这种失真可以通过修订正交分量相位得以消除。     

一种改进的Keystone变换算法及其在微弱信号检测中的应用

摘要：对传统的脉冲多普勒（PD）雷达,当相干积累时间较长时,回波往往会出现越距离单元走动,从而影响雷达探测目标的性能。Keystone变换是校正脉冲回波距离走动的常用方法。本文在运用Chirp—Z变换快速实现Keystone变换算法的基础上,提出一种改进的Keystone变换算法。所提算法具有更小的计算复杂度。计算机仿...     

基于离散匹配傅里叶变换的高速运动目标逆合成孔径雷达距离像补偿

本文分析了高速运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)回波信号模型,讨论了目标高速运动特征对ISAR信号处理的影响.结果表明,高速运动特征会导致目标一维距离像的畸变和二维像的模糊.因此,必须对高速运动目标的距离像进行有效的补偿以消除距离像的畸变.针对高速运动目标的ISAR回波信号模型,本文提出了一种基于离散匹配傅里叶变换(DMFT)的高速运动目标距离像补偿算法.该算法采用DMFT谱包络最小Shannon熵准则进行参数估计,可解决幅度最大准则下参数估计性能恶化的问题.仿真结果表明了该距离像补偿算法的有效性.     

高速机动目标信号多普勒频移补偿方法

针对高速机动目标多普勒频率展宽引起的相参积累散焦损失等问题,提出了易于工程实现的目标回波信号预处理方法。该方法构建了多普勒频移变化与加速度、角速度的关系模型。理论分析和仿真表明:在动目标检测(MTD)中相参积累散焦损失由多普勒频移变化率等多个因素所决定,其大小在-20lg N dB至0dB之间(N为相参积累的脉冲数)。通过提出的多普勒频移补偿方法,可有效消除多普勒频率展宽对MTD相参积累的影响,提高雷达在复杂杂波背景中对高速机动目标的检测能力。     

基于SNVA的机动目标状态估计

利用位置预测估计值与位置滤波估计值之间的偏差进行加速度方差自适应调节,提出一种基于状态噪声方差自适应(SNVA)的机动目标状态估计方法。采用SNVA对目标加速度噪声方差进行自适应调整,实现了对当前统计模型的改进; 利用扩展卡尔曼滤波算法对目标状态进行估计。仿真结果表明,基于SNVA的扩展卡尔曼滤波算法对机动目标速度估计的绝对误差小于0.1 m/s,加速度估计的绝对误差小于0.1 m/s²,能够对机动目标的状态进行准确的估计。     

A New Filtering Algorithm Utilizing Radial Velocity Measurement

Pulse Doppler radar measurements consist of range, azimuth, elevation and radial velocity. Most of the radar tracking algorithms in engineering only utilize position measurement. The extended Kalman filter with radial velocity measureneut is presented, then a new filtering algorithm utilizing radial velocity measurement is proposed to improve tracking results and the theoretical analysis is also given. Simulation results of the new algorithm, converted measurement Kalman filter, extended Kalman filter are compared. The effectiveness of the new algorithm is verified by simulation results.     

三星定位算法的研究

提出了一种利用多普勒测量量和伪距测量量相结合进行静态三维定位的算法。该算法不仅可以求解用户的三维位置，而且可以求出接收机的时钟偏差和频率偏差。经过进一步的改进，还可以实现对动态用户的定位和测速。文中对所提出的算法模型进行了计算机仿真，仿真结果证明了该算法的正确性及实用性。     

直升机目标被动声跟踪算法及其仿真研究

提出了包含多普勒频移和声传播时间延迟的接收信号模型,提出了在直升机目标做匀速直线运动的条件下,将声基阵获得的测向信息与多普勒频移信息融合,估计目标运动参数的算法,并用蒙特卡罗方法分析了该算法的估计精度;仿真结果表明该算法可实现较高的估计精度,测距精度满足实用要求,最后研究了应用该算法的自适应跟踪问题。     

基于连续2阶滑模的带碰撞角约束制导律设计

针对导弹拦截移动目标的要求,将滑模干扰观测器和一种新颖的连续2阶滑模方法相结合,设计了一种满足碰撞角约束的鲁棒性制导律。将目标加速度视为干扰项,基于超扭曲算法设计2阶滑模干扰器对其进行估计;不同于广泛使用的边界层方法,该方法可以在满足控制精度的前提下有效地避免抖振问题。通过使用Lyapunuov稳态标准,给出了该闭环制导系统有限时间内稳定的严格证明。理论分析和数值仿真结果表明,所提出的方法可以满足大范围碰撞角的约束,并能取得较高的目标拦截精度。     

绳驱动刚柔混合式波浪运动补偿机构的运动学建模与碰撞干涉检测

针对海上多维波浪运动补偿,设计一种6自由度绳驱动刚柔混合式波浪运动补偿机构。依据海上波浪运动特点分析波浪补偿装置的功能需求,结合封闭矢量环法构建该机构位姿逆解模型,计算出机构的速度雅可比矩阵,推导出驱动绳和中间刚性支链上的速度、加速度模型,并利用ADAMS仿真软件验证所建数学模型的正确性;建立整体机构静力学模型,采用力封闭算法计算柔性驱动绳和中间刚性支链上的张紧力分配大小,通过搭建的等比实验平台验证该算法的有效性;基于几何矢量法对机构内各部件之间进行碰撞干涉检测分析;通过数值仿真和实验验证分析,从理论和实验两方面验证该绳驱动刚柔混合式波浪补偿机构应用于海上多维波浪运动补偿的可行性,所得结果对进一步研究波浪补偿机构的张紧力算法优化和张力控制具有一定参考意义。     

基于改进重建滤波器组的机动目标MIMO-ISAR高分辨成像方法

针对空间非均匀采样导致的方位向多普勒模糊问题,提出改进重建滤波器组的机动目标MIMO-ISAR高分辨成像方法。针对目标高机动模型,构建多载频线性调频信号的MIMO-ISAR回波模型,采用RWT(radon-wigner transform)参数估计目标运动参数,根据方位有效采样率构建滤波器组,通过实验验证该算法的有效性。结果表明,该方法能有效解决机动目标方位向多普勒模糊问题。     

中段弹头IMM-EKF跟踪方法及性能分析

为了提高中段弹头跟踪收敛速度以及跟踪精度,提出了一种基于交互多模型(IMM)的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的跟踪算法。基于中段弹头加速度变化特点,建立了目标的中段系统动力学模型及量测模型,通过引入速度测量值,使用IMM-EKF算法对中段目标进行跟踪。仿真结果表明,通过交互多模的非线性滤波算法,可以使中段跟踪收敛速度大为加快,速度测量值的引入也使得跟踪精度有所提高,并在弹头中段与再入段衔接处有较好的跟踪性能; 验证了IMM-EKF跟踪中段弹头的有效性。     

基于回波互相关的拖引干扰抑制方法

针对DRFM拖引干扰机诱偏火控雷达的距离波门问题,提出一种基于回波互相关的拖引干扰抑制方法。其主要步骤包括:对典型的匀速拖引干扰和匀加速拖引干扰进行数学建模,对包含目标回波和拖引干扰的雷达回波进行回波互相关,对雷达回波的互相关函数依次低通滤波和逆回波互相关。仿真结果表明:无论在匀速拖引干扰或匀加速拖引干扰环境下,该方法都能较好地抑制拖引干扰。当信噪比大于0 dB时,该算法干扰抑制深度比IPMF算法高3~5 dB,比ICC算法高8~10 dB,更加有效地抑制了拖引干扰,从而使火控雷达的距离波门始终套住目标回波,增加了武器的有效打击力。     

合成孔径雷达马赛克模式成像算法

针对马赛克模式边缘成像模块存在斜视成像以及不同成像块拼接存在像素间隔不一致的问题,提出了一种合成孔径雷达马赛克模式成像处理算法。该算法在方位向采用改进的去斜处理方法,去除了信号方位频谱混叠,在此基础上,利用距离多普勒算法进行距离向压缩,距离徙动校正,再使用基于Chirp Z变换（CZT）消除了不同成像块的像素间隔差。仿真实验表明,该算法对马赛克模式具有良好的成像效果。