基于频域超分辨的高速目标参数估计算法

针对宽带噪声雷达高速目标探测中参数估计性能与运算复杂度无法兼顾的问题,该文提出一种基于频域超分辨的参数估计算法。该算法通过设置不同固定时延得到多组含有不同相位信息的组合噪声调频信号,并对每组信号进行不含尺度变换的匹配滤波运算,以此来构造多普勒相位差组。根据多普勒相位差组与阵列信号处理的相似性,利用现代谱估计算法得到目标的速度信息,构造多普勒补偿函数进行包含尺度变换的匹配滤波运算估计出目标的距离信息。该算法可以在无需考虑多普勒色散的情况下估计出目标速度,整个运算过程仅需1次时域重构运算;当多普勒相位差组的固定时延及分组数选择合适时,其运算复杂度及参数估计性能皆优于曲面拟合的宽带互模糊函数算法。仿真结果验证了该算法的有效性。     

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.     

基于二次速度估计的距离像运动补偿

为解决频率步进雷达高分辨距离像的运动补偿问题,推导了其成像原理,分析了运动目标的回波相位特性,提出一种基于二次速度估计的距离像补偿算法。首先对回波信号的互相关函数进行快速傅里叶变换(FFT)以获得速度、距离粗估计值,其次采用基于谱包络最小波形熵的修正离散Chirp-Fourier变换(MDCFT)在合理区间内进行参数的精确估计,最后分析其补偿性能。该算法通过对回波互相关函数进行FFT为MDCFT缩小参数搜索区间,将极大简化计算。仿真结果证明了该算法的可行性与有效性。     

无源双基地雷达动目标快速检测算法

在无源双基地雷达系统中,动目标的时延和多普勒频移估计是通过计算直达波信号和目标回波信号的互模糊函数来实现的。提出了首先利用级联积分梳状滤波器（CIC滤波器）对不同时延的互模糊函数进行抽取,然后进行FFT变换的动目标快速检测算法。CIC滤波器在数据抽取过程中能够有效抑制频率混叠干扰及通带信号衰减问题,同时由于信号采样频率的降低,FFT变换的频率分析范围将大大减小,从而明显提高信号处理速度。该算法可以从任意距离单元开始估计目标的多普勒频移,所以可以对数据进行并行处理,这将进一步提高信号检测和处理速度。最后,利用仿真数据验证了该算法的有效性。     

脉冲噪声环境下基于宽带模糊函数的双基地MIMO雷达目标参数估计新方法

以Alpha稳定分布作为噪声模型,研究了脉冲噪声环境下宽带双基地MIMO雷达系统中参数估计问题.针对在脉冲噪声环境中,基于传统的信号模型和算法效果显著退化的问题,本文提出了基于分数低阶统计量的宽带模糊函数算法.首先根据分数低阶宽带模糊函数的峰值点实现对多普勒频率尺度因子和时延的联合估计.接下来基于分数低阶宽带模糊函数构造两个子阵.通过采用改进的MUSIC算法和ESPRIT算法实现了收发角的联合估计.仿真实验表明本文算法具有很好的性能.     

跳频信号互模糊函数相参积累时差和速度差估计方法

在运动多站定位场景下，宽带跳频通信信号的载频跳变会产生变化的多普勒频移，因此无法直接利用跳频信号的多个不同脉冲估计多普勒频率差，若仅估计单个跳频脉冲的时频差，则精度低而无法满足定位要求。针对此问题，提出了一种基于互模糊函数相参积累的宽带跳频信号时差和多普勒速度差估计方法。首先将宽带跳频信号的多普勒效应差建模为多普勒速度差，从而无需对多普勒频差进行估计，避免载频跳变对多普勒效应差估计造成影响，并建立了时变时差的时差和速度差信号模型。然后对各单跳信号的互模糊函数进行相位补偿以实现相位对齐，通过对相参积累后的互模糊函数进行时差和速度差的二维峰值搜索，可以得到多跳频脉冲信号初始时刻时差和速度差的相参估计结果。最后以Link16数据链信号为例对算法进行了仿真实验，验证了算法的正确性与精度优势。     

一种多载频MIMO雷达高速运动目标多维参数估计方法

 多载频MIMO雷达中,高速运动目标回波信号经通道分离后各通道的距离和多普勒频率均不在同一分辨单元,无法利用传统的超分辨算法对目标距离、角度等参数进行估计.本文根据目标回波特点提出一种基于级联Keystone变换的高速运动目标参数估计方法.该方法先在快时间维利用Keystone变换校正距离走动,再在慢时间维进行Keystone变换校正多普勒走动,最后用MUSIC算法进行距离、方位和俯仰等参数估计.仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性.     

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。     

基于HT-MDCFT的高速机动目标运动参数估计

针对低信噪比条件下高速机动目标运动参数估计问题,将Hough变换(HT)和修正离散线性调频傅里叶变换(MDCFT)相结合,提出一种新的雷达信号处理算法(HMDCFT)。该算法首先采用Hough变换,从距离像图像中提取目标运动轨迹特征,校正距离走动并解速度模糊;然后利用MDCFT校正多普勒频率徙动,估计目标运动参数;最后沿估计的目标运动轨迹对回波能量进行相参积累。数值实验表明,该方法具有优越的抗噪声能力和运动参数估计性能。相比于利用距离像间相关性的包络互相关法,其抗噪声能力提升了约17.6 dB;即使雷达回波输入信噪比低至-35 dB,该方法仍可精确估计目标运动参数,充分聚焦目标回波能量。     

OFDM雷达多目标运动参数的近似最大似然估计

针对相位编码正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)雷达动目标探测问题,该文提出了一种基于通道分离和最大似然原理相结合的运动参数估计方法。首先,利用OFDM信号的正交性分离出多通道信号,并与相位编码参考信号在快时间域相关后获得各通道的1维距离像。随后,利用Keystone变换校正子载波多普勒偏移与慢时间之间的耦合,并在慢时间域和子载波域进行相参积累得到距离-多普勒2维谱。结合CLEAN技术对距离-多普勒2维谱进行谱峰搜索,获得各个目标的位置和速度参数估计量。以此为初值,利用牛顿迭代算法对似然函数进行优化,最终获得运动参数的近似最大似然估计(Approximate Maximum Likelihood Estimator, AMLE)。仿真实验表明,该文算法在计算复杂性和参数估计精度上都优于传统的Keystone估计算法,在相同均方根误差(Root-Mean-Square Error, RMSE)下其输入信噪比改善了约4 dB,且均方误差接近Cramer-Rao下限。      

基于频率轴反转的机动目标距离徙动补偿方法

机动目标在长时间积累时间内发生严重的距离徙动与多普勒徙动,影响雷达对目标的检测性能.针对该问题,该文提出一种基于频率轴反转变换与广义自相关变换的机动目标检测与高阶运动参数估计快速算法.首先在距离频域利用频率轴反转变换校正距离徙动,信号变为立方相位信号;然后利用广义自相关变换与广义变尺度傅里叶变换实现信号降阶与参数非搜索估计;最后利用估计参数对原始信号解调频,并完成目标能量的积累.与现有的Keystone,广义Radon-Fourier变换,Radon-吕分布和Radon-分数阶傅里叶变换相比,本文方法可以快速校正距离徙动,实现非搜索的目标参数估计,达到低计算复杂度与检测性能的折中.仿真实验表明,该方法可有效完成机动目标的检测与参数估计.     

一种基于RFT和分段处理的高速机动目标相参积累算法

高速机动目标会在短时间内跨越距离单元（Range Migration, RM）,并且由于目标机动性产生跨多普勒单元（Doppler Spread, DS）等问题。基于搜索的传统处理算法通过时间和计算量换取积累性能,不利于工程应用。本文提出一种通过分段处理方式对回波进行相参积累的算法。该算法在保证子片段内回波RM和DS问题可以忽略的前提下,将积累时间划分为若干个子片段。在该分段准则下通过Radon-Fourier Transform（RFT）对子片段进行处理。随后,根据各子片段RFT积累峰值位置分布特性和相位差异,设计一种子片段间的相参积累方案,实现多个子片段间峰值能量的相参积累。所提算法在子片段内可以忽略目标机动性的影响,避免了子片段内目标机动参数（加速度项）的搜索,可在积累性能和计算效率之间取得良好平衡。      

基于相邻互相关函数-参数化中心频率-调频率分布-Keystone变换的无源雷达机动目标相参积累方法

延长积累时间可以有效提高无源雷达的目标探测能力,但是对于高速机动目标,其速度、加速度、第二加速度等因素导致现有的检测算法在积累过程中发生距离徙动(RM)和多普勒频率徙动(DFM),使得目标检测性能恶化。该文针对无源雷达中变加速运动目标的长时间相参积累问题,提出一种基于相邻互相关函数(ACCF)-参数化中心频率-调频率分布(PCFCRD)-Keystone变换(KT)的相参积累算法(ACCF-PCFCRD-KT)。首先给出无源雷达中变加速运动目标的回波模型,分析了目标速度、加速度和第二加速度对相参积累的影响。针对目标第二加速度引起的多普勒频率弯曲,采用ACCF降低了距离和多普勒频率徙动的阶数,而后利用PCFCRD估计出目标加速度和第二加速度参数,在补偿了目标加速度和第二加速度引起的2次和3次徙动后,利用KT校正目标速度引起的线性徙动,并实现目标回波的积累。仿真结果表明,该算法可有效补偿无源雷达中目标运动导致的RM和DFM,对变加速机动目标的积累效果显著优于现有算法。     

基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法

雷达回波中的微多普勒效应能够反映目标的几何结构和运动特性,作为目标独一无二的特征,能够用来实现对目标类别和属性的判断。波长的优势使激光雷达相对于微波雷达具备更好的微多普勒探测精度。针对空中飞机目标(直升机、螺旋桨飞机)回波中微多普勒调制能量较弱,易被噪声污染的问题,提一种基于PCA-CLEAN的噪声稳健激光微多普勒特征提取方法,首先利用PCA对回波信号进行噪声抑制,然后利用CLEAN算法将回波中的机身分量和微动分量区分开,进而提取反映不同目标微动差异的三维特征进行目标分类,基于仿真和实测数据的实验结果表明,所提方法能够获得较好的分类性能,同时在低信噪比条件下能够获得较好的噪声抑制性能。     

基于修正自适应匹配滤波器的机动目标检测方法

机动目标回波的多普勒走动和训练样本不足导致常规自适应匹配滤波器(Adaptive Matched Filter, AMF)检测机动目标时运算量大且性能不佳。针对此问题, 该文提出一种基于修正AMF的机动目标检测方法。该方法首先通过对角加载减少样本空间自由度, 从而降低对训练样本数的需求;然后以3次相位变换(Cubic Phase Transform, CPT)分离估计加速度, 并以估计值补偿多普勒走动, 降低联合匹配搜索维度, 进而减少运算量;最后进行积累检测。仿真结果表明, 该方法运算量低, 可实现小样本下机动目标的有效检测, 具有恒虚警(Constant False Alarm Rate, CFAR)特性。      

提高雷达机动目标检测性能的二维频率域匹配方法

 增加目标信号的积累时间是提高雷达对微弱目标探测能力的主要方法.但是,对于高速运动目标,在长时间相参积累期间,目标回波信号容易产生距离徙动和多普勒走动,若不进行补偿,目标信号能量不能有效积累.传统基于keystone变换的方法仅适用于目标作匀速运动的情形,当目标作机动运动时,距离弯曲不能通过keystone变换进行校正.针对目标作匀加速运动,且高速目标存在多普勒模糊情况,本文提出一种二维匹配滤波新方法,该方法将脉冲压缩后的目标回波转换到距离-多普勒二维频率域,通过构造一补偿函数进行匹配滤波处理.该方法不需要知道目标运动速度参数,由目标径向速度引起的距离走动和径向加速度引起的距离弯曲均能得到很好的消除,另外,所提算法可以有效地利用快速傅里叶变换实现而无需进行插值操作,运算量小.仿真结果表明本文方法具有良好的高速机动目标积累检测性能.     

Parameter estimation based on fractional power spectrum under alpha-stable distribution noise environment in wideband bistatic MIMO radar system

This paper takes the alpha-stable distribution as the noise model and works on the parameter estimation problem of wideband bistatic Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) radar system in the impulsive noise environment. In many applications, it is not appropriate to approximate the wideband signal by the narrowband model. Furthermore, the echo signal may be corrupted by the non-Gaussian noise. The conventional algorithms degenerate severely in the impulsive noise environment. Thus, this paper proposes a new wideband signal model and a novel method in wideband bistatic MIMO radar system. It combines the fractional lower order statistics and fractional power spectrum, for suppressing the impulse noise and estimating parameters of the target. Firstly, a new signal array model is proposed under the alpha-stable distribution noise model. Secondly, Doppler stretch and time delay are jointly estimated by peak searching of the FLOS-FPSD. Furthermore, two modified algorithms are proposed for the estimation of the direction-of-departure and direction-of-arrival, including the fractional power spectrum density based on MUSIC algorithm (FLOS-FPSD-MUSIC) and the fractional lower-order ambiguity function based on ESPRIT algorithm (FLOS-FPSD-ESPRIT). Simulation results are presented to verity the effectiveness of the proposed method.     

低相位噪声信号的谱线宽度

提出了由相位噪声计算信号谱线宽度的计算公式,从而计算出脉冲多普勒雷达频综器输出的激励信号的谱线宽度,并且发现低相位噪声信号的谱线宽度是通用仪表所不能精确测量的.