基于多项相位变换的线性FMCW雷达目标加速度和速度估计方法

在线性调频连续波(LFMCW)雷达中,加速度运动目标回波存在多普勒频谱畸变现象,造成目标检测性能和参数估计精度损失.本文提出的方法首先将多普勒信号作多项相位变换,并在变换后的信号频谱中估计出目标的加速度,然后对多普勒信号进行加速度补偿,最后在补偿后的多普勒信号频谱中估计出目标速度.仿真分析表明这种方法能够以较小的运算量,达到改善加速度运动目标的检测性能和速度估计精度的目的.     

毫米波超近程LFMCW雷达运动目标参数估计

毫米波超近程线性调频连续波(LFMCW)雷达运动目标参数估计新方法,可以在加速度运动目标环境中有效估计出目标的加速度、速度和距离参数。该方法能够对加速度运动目标多普勒信号进行加速度补偿,解决目标多普勒频谱畸变现象和LFMCW雷达固有的距离速度耦合现象,达到改善加速度运动目标的检测性能和提高参数估计精度目的,且算法稳健,运算量小。算法通过仿真分析,评估了加速度运动补偿前后的效果,证明了算法的有效性。该方法可用于针对毫米波超近程LFMCW雷达信号处理快速、准确的参数估计。     

多频连续波雷达参数快速估计方法

多频连续波雷达信号处理实时性要求高,处理的数据量大,通常处理的算法复杂度高,在工程实现过程中对器件性能要求高。因此,在追求目标参数测量精度的同时也希望降低算法的复杂度,利于工程实现。介绍了一种能够快速估计多频连续波雷达加速度和速度的处理算法。该算法基于对回波信号的多项相位变换式的处理直接估计出加速度和速度,通过计算机仿真分析表明这种方法简单、运算量小,精度高。     

LFMCW雷达多目标加速度和速度估计方法

在线性调频连续波(LFMCW)雷达中,加速度运动目标回波存在多普勒频谱畸变现象,造成目标检测性能和参数估计精度损失。本文提出对同一距离单元上的多个目标的多普勒信号进行修正的多项相位变换,能够以较小的运算量,准确估计多个目标的速度和加速度,达到改善目标的检测性能和提高参数估计精度目的。     

连续波雷达加速度和速度估计方法研究

针对连续波雷达测速过程中目标径向加速度对速度测量精度的影响,采用基于自相关函数与先验知识相结合的方法进行加速度估计和补偿。仿真试验结果表明,该方法能够有效地估计出目标的径向加速度,先验知识的引入进一步降低了正确估计对输入信噪比的要求,提高了估计精度,减小了计算量。     

毫米波LFMCW雷达加速运动目标回波检测与加速度-速度估计

在毫米波线性调频连续波（LFMCW）雷达中,目标加速度存在使回波多普勒信号受到二次项调制,造成多普勒频谱畸变,从而导致目标检测性能下降和参数估计精度损失．采用最大似然模型进行加速运动目标检测和加速度-速度估计,提出了适合在一般高斯噪声环境中（包括色噪声）该模型的速度-加速度联合估计快速算法．另外也推导出了一般高斯环境下Chirp信号参数估计的CRB界,为一般高斯环境下Chirp信号参数的方差提供了实际下界．     

基于FRFT的LFMCW雷达加速动目标检测与参数估计

在线性调频连续波雷达中,目标加速度使回波多普勒信号受到速度和加速度的调制,造成多普勒频谱畸变,从而导致目标检测性能下降和参数估计精度损失.采用分数阶傅立叶变换的快速算法实现了加速运动目标回波检测和加速度-速度估计,并提出了一种自适应多级搜索算法实现了加速度-速度的快速估计,该算法具有运算复杂度低、精度高的特点.另外推导出了一般高斯白噪声环境下Chirp信号参数估计的CRB界,为高斯白噪声环境下参数估计的方差提供了实际下界.     

连续波雷达及其信号处理技术

文章比较了连续波雷达与脉冲雷达在各个方面的不同，各种连续波雷达的发射信号、频谱及其模糊函数。分析了多种连续波雷达及其信号处理。最后讨论了收发隔离技术。     

双基地多载频FMCW雷达目标加速度和速度估计方法

双基地多载频FMCW雷达采用稀布阵发射多载频FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)信号,阵列接收目标回波。受速度和加速度的调制,机动目标回波多普勒频谱展宽,导致雷达检测性能下降。该文分析了双基地多载频FMCW雷达的信号模型,提出将多项相位变换和相位差法结合来实现目标加速度和速度高精度估计的方法。分析了该方法在不同数据分段情况下的性能。仿真结果表明,该方法能够以较小的运算量对目标加速度和速度进行高精度估计。     

基于频谱细化的雷达目标速度和加速度估计

针对测量雷达要实时准确获得目标速度、加速度测量值的问题,提出了一种基于频谱细化的参数估计方法.在极短的时间段内,对接收到的雷达回波先求其自相关函数并作FFT,利用Chiep-Z变换细化频谱得到加速度估计值,再用此加速度补偿原回波数据,再次基于频谱细化的方法得到目标的速度估计值.该方法计算量小、估计精度高,能满足测量雷达实时高精度的要求,仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于多普勒耦合估计的弹道目标测距方法

反导预警与空间监视雷达通常采用高频段、大脉宽探测远距离目标,此时距离多普勒耦合对于雷达精确测距有较大影响。同时,距离多普勒耦合的准确修正是稳定跟踪目标的必要条件,然而传统的处理方法不能适用于弹道目标等高机动目标的准确处理。本文提出了基于多普勒耦合估计的弹道目标高精度测距方法：首先采用旁路速度-加速度估计方法求解目标的径向速度,对目标测量距离进行距离多普勒耦合修正,再进行IMM-UKF滤波完成目标距离估计。该方法具有以下优势：利用当前帧的测量数据,同时考虑了目标径向加速度对于耦合的影响,提高了距离和速度的估计精度;相比跟踪时增加测速波形的方法,节约了雷达的资源,同时避免了速度测量与航迹误关联的问题;距离和速度的精确估计能够提升航迹关联成功率。仿真实验中与传统的距离多普勒耦合处理方法进行了比较,实验结果显示该方法大幅提高了雷达测距的精度。     

基于Wigner-Hough变换的径向加速度估计

雷达-目标径向加速度是表征雷达和目标相对运动关系重要特征,可用于机动目标跟踪、目标识别等,因此研究直接从雷达回波估计径向加速度很有必要.本文给出了基于Wigner-Hough变换的径向加速度估计算法和算法实现流程,并分析了接收回波信号时长对加速度最小可分辨单元的影响,最后进行了仿真试验,仿真结果证实了该算法的有效性.     

天波雷达匹配域处理测高方法目标机动影响分析

针对目标高度和飞行速度机动变化引起测高精度下降的问题,建立了一种基于目标机动的天波超视距雷达信号模型,提出了一种改进的机动目标匹配域处理（Maneuvering Target Matched Field Processing,MTMFP）测高算法。该算法首先结合电离层电子密度分布,分析了天波雷达基于微多径的信号传输现象;其次引入目标机动参量（即目标高度变化率和径向加速度）,建立了复距离-多普勒信号模型;最后详细分析了天波雷达MTMFP测高算法的估计性能。理论分析及仿真结果表明:基于所建立的天波雷达机动信号模型,可以实现目标高度变化率和径向加速度的联合估计,12次重访后,目标高度估计误差在500m左右。      

基于相位补偿的BPSK相参脉冲串信号多普勒频率变化率估计算法

目标与观测平台之间径向加速度引起的接收信号多普勒频率变化率的精确估计对于高精度单站无源定位与跟踪具有重要意义。该文针对脉内相位调制信号的频率变化率不能直接表征多普勒频率变化率的问题,首先引入相位补偿的方法消除BPSK相位调制序列的影响,然后针对固定脉冲重复频率和脉冲重复频率抖动两种情况分别提出了径向加速度引起的多普勒频率变化率的精确估计方法,并且给出了多普勒频率变化率与采样频率、观测时间及脉冲重复频率之间的约束关系。仿真结果表明,典型参数条件下该文提出算法的信噪比门限比已有算法低约4~6 dB。     

考虑广角镜头畸变的精确目标识别距离估算

人脸识别和车牌识别是智慧安防领域的重要内容。人脸和车牌的特征尺度小、细节丰富,对成像系统的空间分辨力有较高要求,需要较大规模的探测器和高传函、小畸变的光学镜头。然而,安防系统又要求广域监控,需要使用视场大但具有一定畸变的广角镜头。因此,设计既能精确识别人脸和车牌目标、又能广域监控的成像系统时,应将精确目标识别作为约束来权衡高空间分辨力和大视场的性能指标以及估计识别距离。在这样的应用需求下,本文提出了像素面密度对精确目标进行统一描述,并提出了考虑广角镜头径向畸变的精确目标识别距离估算方法,通过对存在旋转和平移的人脸和车牌目标进行计算验证,结果表明:考虑径向畸变后实际识别距离较理论识别距离近,且人脸和车牌平移距离分别为1 m和2 m时,实际与理论的识别距离差异高达34.2%和27.5%。     

A novel method for high-speed maneuvering target detection and motion parameters estimation

This paper considers the problems of high-speed maneuvering target detection and motion parameters estimation with complex motions, involving range migration (RM) and Doppler frequency migration (DFM) induced by target’s radial velocity, acceleration and jerk within the coherent integration interval. To address these problems, we propose a novel method based on the third-order keystone transform (TOKT) and first-order discrete polynomial-phase transform (FDPT) in this paper. Firstly, the TOKT is carried out to correct the third-order RM. Secondly, the matched filtering function is constructed to remove the quadratic DFM caused by radial jerk. After that, the FDPT is applied to reduce the target phase order. Then, the TOKT is employed again to eliminate the residual first-order RM related to target’s radial acceleration, and a well-focused peak is acquired after azimuth fast Fourier transform (FFT) as well as range inverse FFT. Finally, based on the position of peak, the motion parameters of maneuvering targets can be estimated efficiently. Compared with the existing algorithms, the proposed method achieves a good balance between the computational complexity and detection ability. Numerical results verify the effectiveness of the proposed method.

     

基于Wigner-Hough变换和中值滤波的加速度估计

当雷达发射脉冲个数比较少、噪声方差比较大时,单独使用Wigner-Hough变换(WHT)估计目标径向加速度时会有较大的误差,针对这一问题提出一种Wigner-Hough变换和中值滤波相结合的估计加速度方法,首先研究了相参脉冲回波信号Wigner-Ville分布(WVD)特点,讨论了谱峰位置与瞬时频率的关系,然后采用Hough变换和中值滤波方法时Wigner-Ville分布(WVD)峰值信息进行处理来提取信号的调频率,最后根据加速度估计公式估计出目标加速度,最后进行了仿真验证,在不同积累脉冲个数和信噪比条件下证明了该算法的有效性.     

基于DPT-CZT处理的LFMCW雷达参数估计

提出了一种基于DPT-CZT处理的速度-加速度联合估计方法。根据差拍信号相位在快、慢时间轴上的二维联合特性,沿其慢时间维进行DPT处理,可以消除快、慢时间线性耦合项,同时实现了慢时间维相位的降阶处理,从而可以获得目标速度-加速度的联合估计。为确保速度估计的无模糊性,采用CZT变换对目标可能存在的频段进行密集采样以提高频率测量的精度。给出了速度-加速度联合估计的具体实现步骤以及CZT处理中参数的确定。基于速度、加速度估计值对差拍信号进行补偿,从而可以对速度估计进行进一步修正并获取目标距离的估计。仿真结果验证了方法的有效性。