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.     

一种LFM信号最大似然估计模型与参数估计快速算法

从最大似然估计模型入手,提出了一种适合在一般高斯噪声环境（包括色噪声）下LFM信号目标的参数估计模型和基于此估计模型的调频斜率和初始频率估计的快速算法。此方法获得了最大似然方法估计精度高的优点,且运算量比传统的最大似然方法大大降低。另外推导出了一般高斯环境下的LFM参数估计的CRB界,为一般高斯环境下的估计的参数的方差提供实际下界。     

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。     

激光多普勒测速参数估计的Cramer-Rao下限

针对固体运动目标高速度、高加速度的特点,研究了高斯白噪声背景下激光多普勒测速同波信号的参数估计问题.通过计算参数矢量的费希尔(Fisher)信息矩阵,分析了实同波信号的多普勒频率和频率变化率估计方差的克拉末-雷奥(Cramer-Rao)下限(CRLB),推导了采样点数较大时同波信号参数方差估计的CRLB计算公式,讨论了各参数的最大似然估计(MLE).指出同波信号参数估计方差的CRLB与采样点数、信噪比及初相有关,采样点数较大时,实信号参数估计方差的CRLB为对应复信号的2倍.在不同的采样点数和信噪比下仿真表明,提高回波信号的信噪比和增加采样点数可以减小各参数估计方差的CRLB,结果与理论分析吻合.     

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。     

相干激光探测中微动参数估计的克拉美-罗界

为选择最佳参数估计方法估计目标微多普勒特征,需要研究参数估计的克拉美-罗界,来评价各估计方法的性能。以相干激光探测为背景,考虑噪声方差未知的影响,严格推导了高斯白噪声环境下微动目标回波信号各参数估计的克拉美-罗界的闭合表达式,仿真分析了目标相对于雷达的位置信息、数据处理长度以及回波信噪比与参数估计方差下界的关系。结果表明,克拉美-罗界与噪声方差无关,目标相对于雷达的方位角、俯仰角越小,数据长度和信噪比越大,参数估计的方差下界越小。对目前常用的两种微动参数估计方法方差进行了计算,并与推导克拉美-罗界进行了对比。最后,与通过近似处理方法得到的克拉美-罗界进行了对比,指出了精确推导方差下界的意义。     

基于FRFT与Keystone变换的运动目标参数估计算法

目标运动参数估计精度是衡量雷达探测系统性能的重要指标。该文为解决目标运动参数的估计问题,建立了运动目标回波模型,在利用分数阶傅里叶变换(FRFT)估计加速度的过程中采用数据融合提高估计精度,在估计出加速度的基础上通过Keystone 变换和速度模糊通道解决距离走动(RCM)和多普勒模糊问题。仿真实验表明算法在估计精度和计算量上具有优势,并且对白噪声具有较好的鲁棒性。      

一种基于非线性调频波形的双通道参数估计器

传统的跟踪雷达中使用多普勒滤波器组结构的距离、速度联合估计器是理论上的最大似然估计器,这种估计器结构复杂开销大,在多目标环境下对小目标检测有损失．在对具有比较宽的多普勒响应范围的非线性调频（NonLinear Frequency Modulation,NLFM）波形优化设计的基础上,文章提出了一种双通道非线性调频脉压结构的参数估计器,并分析了其理论性能,给出了相应的仿真结果．     

高分辨距离像的运动参数估计

本文研究了加性高斯色噪声背景中一维高分辨距离成像中的运动估计.导弹和目标的相对运动对一维高分辨距离成像有较大影响,阶跃变频体制回波信号可以表示为多项式相位的形式,速度和加速度的影响分别体现在二次和三次多项式相位上.循环平稳处理方法对高斯色噪声不敏感,对非高斯色噪声也有较强的抑制作用,而且在低信噪比情况下工作良好.应用于低信噪比环境中.为了在复杂的地面环境中得到较好的距离像,本文采用循环平稳处理方法在较强的噪声背景下对速度进行估计,经过处理后得到较理想的距离像.     

SINS/GNSS组合导航系统中激光多普勒测速仪参数估计

为了提高SINS/GNSS组合导航系统的全局性能,考虑加速度与高斯包络对激光多普勒测速仪的影响,提出SINS/GNSS组合导航系统中激光多普勒测速仪参数估计方法。通过分析SINS/GNSS组合导航系统工作原理,明确SINS/GNSS组合系统状态;采用预先梯度评估方法,对梯度方向进行估计迭代,以提高导航定位精度,将获取的方位偏差代入卡尔曼滤波器中进行处理,保证SINS/GNSS组合导航系统实际应用的可靠性;获取对应费希尔信息矩阵,采用正弦信号的圆频率估计方差获取CRLB;分析激光多普勒测速仪测速过程中存在的问题;在信号成分参数分解前提下,将各距离门回波近似看作多个Chirp分量合成信号,对距离压缩后的数据实施自适应Chirplet分解,完成激光多普勒测速仪参数估计。实验结果表明:所提方法能够得到准确的参数估计数值,为SINS/GNSS组合导航系统的有效应用提供理论参考。     

基于运动参数估计的ISAR成像算法研究

在逆合成孔径雷达（ISAR）成像算法中,目标的运动参数补偿对成像质量有很大影响。针对线性调频步进信号的ISAR成像算法进行研究,通过质量重心法对目标的速度和加速度进行粗估计,用多普勒法和最小熵法对运动参数进行修正,得到更精确的速度和加速度,并对回波包络进行补偿,最终实现ISAR成像。     

基于多个多普勒雷达的加速度和速度估计

目标的加速度估计在自适应目标跟踪算法中具有十分重要的作用。文中通过推导多普勒速度观测量和笛卡尔坐标系下加速度的关系,利用多个多普勒雷达的观测量,将目标的加速度估计转换为一个线性加权最小二乘问题。同理,此方法可以推广到目标速度估计问题中。通过仿真实验表明,文中方法能准确及时的估计出目标的加速度和速度。     

基于共轭噪声组的宽带噪声雷达机动目标参数估计

宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是在处理机动目标时这种方法需要在距离、速度及加速度3维搜索而导致运算量巨大,为此该文提出一种基于共轭噪声组的机动目标参数估计算法。该算法首先根据回波伸缩效应预设多路通道,每路通道截取固定长度的噪声组内信号进行混频,然后利用分数阶傅里叶变换(FrFT)估计混频信号的多普勒相位,根据相位信息构造补偿函数,并对补偿后的噪声组信号利用频域尺度相关(FSC)算法估计回波的时延,最后联立多普勒相位及时延信息获取目标的距离、速度和加速度。该算法避免了目标参数3维搜索的过程,无需时域重构回波信号,较宽带互模糊函数方法极大地降低了运算量,整个算法都可通过快速傅里叶变换(FFT)实现,便于系统实时处理。仿真结果验证了该算法的有效性及优势。     

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。