相干测风激光雷达微弱信号的频率估计

相干测风激光雷达通过探测大气气溶胶的多普勒频移信息获取风速信息。其回波信号为微弱信号,微弱信号中频率提取属于频率估计范畴。经补零处理后的快速傅里叶变换算法（补零FFT算法）应用于相干测风激光雷达频率估计,具有算法简单,运算速度快,稳定性高等优点。与常用的频率估计算法脉冲对算法（PP算法）和改善型脉冲对算法进行比较,验证了补零FFT算法在相干测风激光雷达微弱信号频率估计方面的明显优势。通过仿真软件MATLAB仿真非相参积累脉冲3 000次的前提下检测微弱信号（距离门宽度为128采样点）信噪比可达-26.6 dB。最后,通过风场试验获取实测风速数据,验证了补零FFT算法在相干测风激光雷达中应用的优越性。     

1550 nm相干激光测风雷达微弱回波信号处理

针对激光测风雷达回波信号极其微弱,直接快速傅里叶变换(FFT)后无法得到回波信号频域幅值的问题,该文提出了嵌入现场可编程门阵列(FPGA)的数字中频信号处理方法,有效地提取了回波信号频域幅值.激光测风雷达的回波信号是相干激光脉冲信号经过空气中气溶胶后向散射的信号,由于空气中气溶胶浓度小以及激光发射功率限制,回波信号微弱...     

一种提高相位测距精度的方法

在激光相位测距中,距离是通过求回波信号的相位信息求得的。由于频谱泄露和栅栏效应,传统的FFT不能精确地计算出频率点的相位值,因此提出使用密集频谱细化技术和频谱校正技术对回波信号的频谱进行校正。实验结果表明:基于复解析带通滤波器的复调制谱细化算法所需的运算量少,计算速度快,同时能够提高相位测量精度;频谱校正算法中相位差校正算法是一种精确的校正方式,校正精度很高;频谱细化和频谱校正技术大大提高了频谱分辨率。在工程应用中,本文方法运用于激光相位测距中能大幅度提高频域数字测相的精度。     

相干激光测风雷达高分辨距离门自适应技术研究

脉冲相干激光测风雷达的信号处理通常采用固定长度距离门来划分时域信号,并对每个距离门做频谱计算得到风速度信息。固定距离门的时域信号划分存在中频信号的非整周期截断问题,导致频谱计算时出现频谱泄露而产生误差,使信噪比降低。文中提出一种基于整周期搜索的自适应距离门划分方法,距离门长度与中频信号频率自适应,可实现对信号的整周期分割,避免了频谱处理中的频谱泄漏问题,提高频率估计精度。采用加噪信号对两种处理方法进行仿真分析,结果表明:自适应距离门方法可实现距离门长度与中频信号的自适应,在信噪比小于1 dB时,该方法得到的中频估计误差是固定距离门方法的38%~62%。应用自适应距离门方法处理激光测风雷达系统获取的转盘和风场回波信号,与使用固定距离门方法的激光测风雷达测量结果进行对比。结果表明:自适应距离门划分方法对转盘速度测量的均方根误差为0.19 m/s,大气风速度测量的距离分辨率在7~11 m之间变化,均优于固定距离门方法,实现了激光测风雷达的距离分辨率和测量精度的提升。     

基于分布式结构的Zoom FFT及其FPGA实现

复调制Zoom FFT算法在导弹精确制导、防撞雷达等领域有着广泛的需求,是谱估计理论中的关键技术之一。针对传统Zoom FFT算法运算量大、处理速度低和占用资源大的缺点,提出了一种适合于FPGA实现的Zoom FFT算法结构,该结构利用分布式算法实现抗混叠滤波、利用DDS技术实现数控本振信号的产生、利用基-4蝶形算法实现FFT变换,并对该算法结构用硬件描述语言进行了设计、封装。算法仿真和硬件测试结果表明,基于分布式滤波结构构造的Zoom FFT模块,其细化谱分析的精度高、处理速度快和占用资源少,且参数化设计,能够实现真正意义上的实时谱分析,特别适合于离散密集频谱的细化分析与校正。     

一种改进的毫米波引信分数阶频谱细化算法

毫米波线性调频系统普遍采用“差频–快速傅里叶变换(FFT)”进行信号处理,但是当目标与雷达之间存在相对运动时,差频信号包含了目标的距离和速度信息。利用传统的FFT变换进行速度距离解耦合操作,效果并不理想。针对此问题,介绍了分数阶FFT和基于这一变换的调频信号检测原理,提出一种改进的分数阶傅里叶域局部频谱细化方法。仿真结果表明,该频谱细化算法在相同的FFT变换点数下,能够获得更高的频谱分辨率,而频谱分辨率相同时,该算法的计算量更少。     

相干激光测风雷达信号处理系统研究

介绍了基于相干探测方式的多普勒激光测风雷达的基本组成结构和原理,着重对激光测风雷达的信号处理系统进行了研究.文中给出了信号处理系统中所采用的多普勒信号处理方法,对采集到的多普勒回波信号进行了仿真研究.采用商业数据采集卡和LABVIEW软件,设计了相干激光测风雷达信号处理系统,并通过搭建的平台实现了激光视向风速的测量.通过模拟的多普勒回波信号,对信号处理系统进行了测试验证,实验结果证明了该信号处理系统能够达到0.8 m/s的速度测量精度.     

滤波器组在相干激光测风雷达信号处理中的应用

首先简要介绍了相干激光测风雷达和数字滤波器组的工作原理,然后重点分析了余弦调制滤波器组。余弦调制滤波器组具有实现简单、占用资源少等特点。信号通过滤波器组后可分解成若干个窄带子信号,目标的多普勒频率将落入其中一个子带信号中,针对这一子信号进行处理可获得较高的信噪比。利用Matlab设计出了8通道余弦调制滤波器组,然后对回波信号进行处理,从仿真结果和实测信号处理结果可以看出:该方法可以判断并抽取出多普勒频率所在的子带信号。     

一种新的脉冲重复频率估计方法

介绍了一种新的基于频谱分析的脉冲重复频率估计方法，该算法先对雷达侦察信号TOA序列插值，然后采样进行FFT计算得到频谱，最后对其频谱进行加权等处理得到PRF估计值。并分析了该算法的采样点数和频率分辨率之间的关系。通过在各种信号环境下与直方图统计法及PRI变换法仿真结果比较，证明该算法原理简单、实用，能适用于各种复杂信号环境。     

数字脉冲压缩技术在雷达中的应用

早期雷达系统中存在着非常典型的难题,即检测能力与分辨率的矛盾,脉冲压缩为解决这一问题提供了有效的技术途径.这里首先阐明雷达分辨率定义的瑞利判据,通过Matlab仿真软件分析信号带宽的内在含义,并提出增大信号等效带宽可以提高雷达距离分辨率;然后分析了匹配滤波器的特性,给出脉冲压缩技术的数字实现方法.脉冲压缩本质是一种频谱扩展的方法,亦即匹配滤波,它是滤波器与接收信号的预期相位匹配程度的体现.     

一种基于改进FFT的MPSK载波估计方法

针对多进制相移链控(MPSK)信号相干解调中载波同步问题,提出一种基于Zoom FFT及频域内插的方法进行载波提取。该方法通过信号的非线性变换,在时频域内实现载波频率的粗估计,在此基础上通过频域内的插值校正实现载波的准确提取。仿真试验结果表明,本算法提取的载波具有较高的准确性,估计的最大相对误差只有10-6量级。该方法不需要特定图案的前导字,结构简单,可估计的载波频率适应范围大,在高信噪比的情况下硬件实现系统实时性好。     

雷达信号处理中动目标检测的研究

动目标检测（MTD,Moving target detection）是现代雷达系统重要的信号频域处理技术。文中利用MATLAB软件作为模拟仿真平台,以快速傅里叶变换（FFT,Fast Fourier Transform）以及有限冲激响应滤波器（FIR,Finite Impulse Response Filter）两种方法实现了MTD处理。仿真结果表明,对两种处理方法中各个滤波器进行加权处理,并结合利用目前较为成熟的数字信号处理技术,可提高MTD系统性能。MTD可为雷达系统建模仿真以及雷达信号处理技术的研究提供有力的支持。     

利用DRFM实现基于Zoom FFT的频率测量

提出了一种采用数字射频储频器的测频方法。该方法首先利用FPGA的FFT快扫阵列技术对瞬时带宽为500 MHz的信号粗测频,再利用Zoom FFT电路进行精测频。此方案能将ESM与ECM集成一体。     

采用Chirp-Z变换提高LFMCW雷达的测距离精度

１ＦＭＣＷ雷达在理论上具有很高的测距精度和距离分辨力，然而在实际系统中，由于其采用ＦＦＴ进行信号处理所固有的频域采样间隔，使得其测距精度与距高分辨力处于同一数量级。为此，本文在传统ＦＦＴ处理的基础上，采用Ｃｈｉｒｐ－Ｚ变换进一步对其回波中频距离谱的主瓣进行局部细化，从而在运算量增加不多的情况下，大大提高１ＦＭＣＷ雷达的测距精度，以满足高精度测距的实际需要。     

基于混合编程的高精度激光多普勒信号处理技术

针对激光多普勒信号中存在较大噪声干扰的实际情况,为了抑制这些噪声干扰,提高激光多普勒测速仪的测量精度,提出了对激光多普勒信号进行最小均方差(LMS)自适应滤波后作快速傅里叶变换(FFT),基于混合编程思想对所得到的频谱,先进行频谱细化,再进行频谱校正的信号处理方法,并对理想正弦信号和实测多普勒信号分别进行仿真计算和实验研究。仿真和实验结果表明：LMS自适应滤波技术可以有效抑制激光多普勒测量中的多频率噪声的干扰,此技术能够适应于很宽的信噪比范围,大大提高多普勒信号的信噪比;频谱细化技术可以提高激光多普勒信号的频谱分辨率,频谱校正技术可以准确地校正多普勒频率,使校正后的频率更加接近于真实值;信号处理精度比直接进行FFT提高2~3倍。     

雷达液位测量的精度分析及ZoomFFT算法的实现

文中首先介绍了线性调频连续波雷达（LFMCW）液位测量系统的基本原理,然后阐述了液位测量的精度及影响因素,接着给出了频率估计的方差Cramer—Rao下限。为了提高测量精度及分辨率,需对FFr运算完的频谱进行细化分析。常见的方法有Chirp-z变换、复调制ZoomF丌法等．本文给出了基于复解析带通滤波器的ZoomFFrr算法的分析过程,同时通过计算机用matlab仿真该算法,并在数字信号处理芯片上实现其在液位测量实际情况中的应用,本方法计算效率优越、分辨率高。     

一种新的多假目标干扰技术研究

相干假目标的产生是欺骗干扰的关键技术。针对现代雷达技术对干扰技术提出的更高要求,基于数字射频存储器（DRFM）技术,从信号频谱分析入手,提出了利用频谱调制的办法产生大量相干假目标,并给出了结构框图,通过仿真试验,并与其它方法比较,验证了该方法的可行性和优越性。     

频谱分析仪的数字中频设计方案

为了提高频谱分析仪的频率分辨率,同时降低模拟中频、视频电路组件的生产难度,现代频谱分析仪大多采用数字中频技术,利用模数转换器把模拟中频信号转换为数字信号,经过数字下变频、数字滤波、数字检波或快速傅里叶变换运算后得到射频信号的幅度和频率信息,再经过视频滤波处理后得到清晰的信号频谱.文中论述的信号处理方案实现了频谱的数字分析,在实际应用中验证了其指标的稳定.