波形分析数字动目标跟踪技术

本文提出了雷达距离粗密自动跟踪的一种新方法－波形分析数字动目标跟踪技术，波形分析数字动目标跟踪是通过高速采样存储雷达回波信号。然后分析回波波形信息藓取目标的距离误差而进行自动跟踪的，，波形分析数字动目标跟踪系统与传统的分裂波门跟踪系统比较具有测距精度高，距离误差与回波强度无关，识别并抗欺骗干扰能力强等优点。     

用子波变换方法实现高距离分辨雷达中精确距离跟踪

本文研究了在高距离分辨雷达(HRR)中对输入的回波信号进行子波变换实现精确距离跟踪.HRR雷达所得的目标回波波形是目标各强散射点在雷达视线上的投影 .对一个具体的波形散射点至雷达之间的距离从原理上都可以得出,但从实际上,由于目标运动时姿态变化,其散射点幅度和距离变化太快,因此实现对散射点距离跟踪是很困难的.本文在国内首次介绍利用对信号的子波变换方法提取目标的综合信息实现对雷达目标的精确距离跟踪.实际证明此方法是可行的.     

一种用于LFMCW雷达距离跟踪的新方法

线性调频连续波（LFMCW）雷达在理论上有很高的测距精度，可用于对目标的距离跟踪。然而，传统的距离跟踪方法分裂波门法和距离分段处理技术对硬件都有很高的要求，往往很难实现较高的测距精度。该文针对线性调频连续波回波信号的特点，对目标回波进行加窗FFT处理，再对多散射中心进行内插，对结果进行滤波变换，从而利用信号处理的方法实现了LFMCW雷达的距离跟踪算法，具有测距精度高、抗干扰能力强等优点。文中通过仿真验证了该方法的有效性。     

跟踪信息辅助的扩展目标检测

雷达带宽增加带来的回波信息增量,能够更准确地辅助环境感知并获取目标信息。但是,雷达带宽的提高通常会造成目标回波在距离维的扩展,进而造成目标回波能量的分散,使单个距离单元的回波信噪比下降,不利于目标的远距离探测。此时,通过融合连续多个距离单元的回波进行检测能够提升目标探测性能。为了更充分地利用目标回波信息设计融合检测器,文中结合认知探测的思想,利用跟踪状态下的目标先验信息设计了跟踪信息辅助的扩展目标检测算法。本算法首先基于扩展目标的跟踪信息预测目标位置及其回波在各距离单元的分布,再基于预测信息设计融合检测器,以此实现从跟踪到检测的闭环,更充分地挖掘和利用了历史目标回波信息。实验表明：所设计的跟踪信息辅助的扩展目标检测算法相较于传统扩展目标检测算法,能够提升目标检测性能,推远雷达对目标的有效跟踪距离。     

动目标检测与速度估计仿真研究

介绍了雷达信号处理技术中的脉冲压缩、动目标检测、脉冲多普勒处理和恒虚警检测技术,并对雷达发射波形、目标回波、动目标检测进行了Matlab仿真。对脉冲回波信号进行脉冲压缩与动目标显示得到动目标脉压信号。利用动目标显示和脉冲多普勒处理实现脉压信号的动目标检测,并得到脉冲多普勒数据块。在数据块的距离维上进行恒虚警检测,检测动目标的距离,然后提取对应距离门的多普勒数据,检测动目标的速度。通过仿真建立了雷达信号处理的基本框架,为雷达系统建模及其仿真的深入研究提供了仿真支持。     

雷达自适应周期MTD 跟踪目标设计应用

提出了一种改进型的动目标检测(MTD)跟踪目标设计,该方法可根据目标速度实时计算信号周期,保持目标回波始终位于非关断滤波器内,通过参数设计控制目标回波的频谱远离关断滤波器,保证目标回波信号始终被检测到,MTD 处理方法又可实时测量目标的速度,形成闭环的自适应周期MTD 跟踪。该方法在某型雷达上得到应用,性能良好。     

基于距离像长度特征辅助的雷达目标跟踪

传统雷达目标跟踪仅利用角度和距离数据,由于获取的测量信息较少,跟踪精度受限。本文利用现代雷达所具有的距离高分辨能力,提出了一种基于距离像长度特征辅助的跟踪模型,并结合先进的非线性滤波算法得到了一种高性能目标跟踪算法—FAT UKF。该算法将目标的运动状态与距离像长度信息联系起来,通过增加观测量的维数来提高雷达的跟踪能力。对典型实例的计算机仿真结果表明,基于特征辅助的跟踪算法不仅收敛速度快,且能有效突破传统跟踪算法的理论误差下限,大大提高了雷达跟踪系统的整体性能。      

SFP雷达一维距离像与数字距离跟踪

指出了距离跟踪对SFP(步进频率脉冲)雷达一维距离成像的重要性以及实验用成像方法的局限性。采用数字距离跟踪可以降低对A／D转换器采样频率的要求，大大减少了成像的运算量。数字距离跟踪还可以对速度进行估计，从而对成像进行速度补偿。本文还给出了用单片机实现数字距离跟踪的方案。     

一种基于回波二维图像特征判决的雷达目标跟踪方法

针对低频段机扫航管雷达目标回波在相邻多脉冲(波位)间以及在相邻多距离单元内的扩展性,导致目标跟踪困难、出现点迹混杂和航迹错乱等问题,提出了一种基于圈间回波二维像滑动相关和模板提取/图像匹配的目标跟踪方法,解决了传统目标跟踪方法虚警率高、航迹混叠和中断问题。通过雷达实测数据的验证,该算法可以有效提升航管雷达对民航机目标检测和跟踪的性能。     

高分辨单脉冲雷达距离像回波建模仿真

为了有效模拟和分析雷达目标回波特点,提出了一种数字仿真方法来建模和设计雷达目标回波。通过对高分辨单脉冲雷达的原理分析,设计雷达目标回波仿真系统框架,将系统分解成多个模块,针对每个模块建立相应的数字模型,并利用计算机软件实现,仿真表明该方法能有效建立雷达目标三通道一维距离像回波,并对后续单脉冲跟踪数据处理的研究具有指导意义。     

低信噪比下机载平台多脉冲激光测距机目标回波降噪算法

针对远距离飞机目标,机载多脉冲激光测距机通常采用数字化处理体制,影响其测距精度的因素包括发射激光脉冲宽度的距离分辨率、大气传播及目标反射特性造成的波形展宽、回波信号接收处理通道的非线性相频特性等。数字化采样率、回波信号降噪、目标峰值点位置估计等数字化处理过程引起较大的目标距离定位误差。提出了基于经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）和重构的回波降噪方法,首先对脉冲激光目标回波波形进行建模,然后分析了现有数字化回波降噪算法的性能及其对定位精度的影响。实验结果表明,所提方法可以准确提取目标峰值点位置,改善激光测距机的目标定位精度。     

基于阵列激光波形特征识别的激光引信抗干扰方法

针对激光引信易受云雾等气溶胶环境的干扰问题,提出了一种基于阵列激光波形特征识别的抗干扰方法。根据脉冲激光在气溶胶环境的散射特性,理论分析了发射脉冲宽度以及视场角对系统在干扰环境中目标识别的影响,仿真了目标处于干扰环境中的波形时域特征,并通过实验样机对仿真结果进行实测验证。基于回波波形特征,设计了一种窄视场阵列激光回波特征数字化识别的探测系统方案,并通过虚拟样机仿真技术获取了2°分辨率的目标和云雾的回波阵列数据。数据分析结果表明,由于目标形体和云雾弥散体的物理差异,目标回波阵列的能量方差极值及均值都大于云雾,通过设定帧内回波阵列的能量方差的阈值和帧间方差累计的方法能有效提升激光引信抗干扰性能。文中的仿真和实测结果都为基于阵列激光波形识别的抗干扰方法的有效性提供了理论和实验依据。     

一种临近空间高动态飞行器等离子鞘套自动判别方法

临近空间高动态飞行器在高速飞行过程中与大气强烈作用,形成十分复杂的高温等离子鞘套,改变了目标的散射回波特性,给目标探测带来不确定性,需要及时判别当前目标是否处于等离子鞘套状态。本文提出一种基于波形熵判别和变带宽确认的等离子鞘套自动判别方法,首先提取目标回波波形熵、包络长度等特征信息,利用模糊分类器进行基于波形熵的群目标判别,其次根据鞘套与目标和目标之间的距离与信号带宽的关系差异,通过检测不同带宽回波的包络长度变化,对鞘套和目标进行判别。仿真结果验证了本文所提方法的有效性。     

机载平台动态杂波背景下多脉冲激光距离扩展目标回波滤波算法研究

现代飞机装备机载光电探测系统,采用红外热像仪搜索空域飞机目标的方位,利用脉冲激光测距机测量目标的径向距离。机载脉冲激光目标检测是一个动态过程,当光斑在目标上移动或大气湍流折射导致回波光束偏离接收天线时,目标时有时无,导致无法稳定跟踪目标。仅利用目标回波脉冲的幅度信息进行检测,限制了激光目标的有效作用距离。在机载平台的动态杂波背景下,将脉冲激光目标视为距离扩展目标,回波信号看作目标波形像,结合时间宽度上的波形特征开展检测,可较好解决动态目标检测问题。鉴于此,文中提出了一种基于小波变换的多脉冲激光距离扩展目标回波滤波算法。实验结果表明,所提算法能够较好地保持波形特征。     

最大互信息准则下的认知MIMO雷达波形设计

针对杂波背景下对认知多输入多输出(MIMO)雷达波形设计研究较少的问题,提出了一种基于最大互信息准则的波形设计方法。该方法结合一般认知雷达波形设计模型,以雷达发射功率作为约束条件,以最大化目标与接收回波间的互信息为目标,对认知MIMO雷达的波形设计问题进行建模,并采用卡尔曼滤波一步预测的方法对快速运动扩展目标的冲激响应进行预测,实现对目标的精准估计;同时,基于上述分析采用最大能量分配的方法进行波形设计。仿真实验表明,与传统的线性调频信号(LFM)相比,文中所提方法可以获得更多的信息量。     

云雾干扰条件下激光引信高斯分解测距方法

在云雾影响下,脉冲激光引信存在着虚警概率高、测距精度差的问题,这些问题是制约激光引信全天候工作的主要问题。为了降低云雾对于全波形采样激光引信的影响,提出一种基于高斯分解的回波脉冲处理方法,采用高斯模型将回波信号分解成单独高斯脉冲的形式,根据波形特征分辨出真实目标回波与云雾后向散射回波。从理论仿真和实验上对比了该方法与数字互相关方法的性能差异,结果表明:在能见度小于4 m的云雾条件下,数字互相关法测距精度恶化到1.6 m,而高斯分解法能够实现0.18 m的测距精度,优于互相关处理方式。该方法为激光引信在云雾环境下高精度测距提供了新的数据处理思路。     

基于单像素单光子探测的目标识别与跟踪方法

为了实现弱回波信号下非合作目标识别跟踪,文章基于单像素光子计数激光雷达系统设计了目标识别跟踪策略,并且提出了一种目标识别跟踪方法。该方法首先将单像素光子计数激光雷达系统采集得到的三维点云经过插值处理得到直观的距离像,然后采用最大稳定极值区域算法分割目标和背景,根据目标轮廓特征识别并选择需要跟踪的目标。最后提取识别目标的质心,与激光雷达扫描中心的偏差作为误差信号,控制伺服系统在扫描的基础之上执行目标跟踪。实验结果表明,当激光发射能量为625 pJ、回波光子数为25时,该系统能对距离为5 m、角速度约为2 mrad/s的目标进行稳定的识别跟踪;验证了基于单像素光子计数激光雷达的策略及方法能够稳定的分割目标和背景,以及正确提取需要识别跟踪测距的目标质心,为弱回波信号下目标识别跟踪测距提供一种有效直观的探测方法,同时,弱信号探测作为远距离探测的必要条件,为远距离下的目标探测及识别跟踪提供了一个新的技术方向。     

宽带运动目标回波的多普勒特性模拟方法

宽带雷达系统测试和性能评估中目标信息模拟精度和分辨率要求很高。针对宽带线性调频雷达运动目标的回波脉冲内多普勒频率呈现线性调频（LFM）变化特征、回波脉冲之间具有时移分布和相位相干特性的问题,采用基于数字射频存储（DRFM）系统的回波脉冲内LFM多普勒频率调制、多回波相参脉冲信号之间时移模拟的方法。探讨了基于宽带DRFM系统的高精度和高分辨率的运动目标多普勒频率信息实时模拟方法。采用仿真分析和实验验证方法,证实算法性能,运动目标的多普勒频率模拟精度/分辨率在特定条件下可达到Hz级。     

基于非对称sinc函数拟合的激光测距算法优化

小型化的高重频多脉冲激光测距机采用数字化处理确定目标距离,接收电路带宽、数字化采样精度以及滤波算法等因素会影响测距的精度,文中在对测距误差分析的基础上提出改进测距精度的算法。首先,在对激光回波信号积累以提高信噪比的基础上,对回波信号波形进行中心差分处理、斜率阈值和幅度阈值条件处理,剔除伪峰值点,初步确定峰值点位置。然后,根据初定位后的波形特点,选择相应的指数函数进行非对称sinc函数波形拟合修正,估计波峰点相对准确位置,从而输出较为精确的目标距离。最后,将改进算法在matlab中仿真,实验结果验证了文中提出的修正算法对提高激光测距精度的有效性。     

基于双星TDOA和主星DOA的空中动目标联合定位技术

现有基于星载的空中动目标定位方法工程实现复杂度与代价过大,本文提出了一种应用于空中动目标定位的新型双星定位技术,联合双星到达时差信息（TDOA）和主星来波方向信息（DOA）可以获得目标的三维定位.通过矢量求解方法,建立了空中动目标定位的数学模型.同时,在考虑多种误差因素的前提下,建立了用于Monte Carlo分析的定位误差模型.最后,以空间站及其辅星作为应用场景进行了算例仿真.结果表明该技术能够实现空中动目标的地面航迹和三维位置的精确估计,可应用于空间站与卫星联合的空中动目标联合定位系统.