相控阵雷达的线性调频步进ISAR成像分析

宽带相控阵雷达是一种新型的成像雷达,在目标识别方面呈现着重要的作用,但相控阵雷达天线对雷达信号瞬时宽带存在约束,为了得到高分辨的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)图像,选取线性调频步进信号作为发射信号,等效合成大带宽雷达回波信号.文章分析了相控阵雷达不能发射或接收宽带信号的原因,计算了瞬时带宽的取值范围,对线性调频步进ISAR信号特性及合成距离包络法的工作原理进行了分析,探讨了线性调频步进信号ISAR处理方法.最后展示了目前的研究成果,基于实测数据的理论距离分辨力为0.25 m的相控阵雷达的线性调频步进ISAR舰船目标图像.     

运动目标环境下步进频率信号的设计及处理

文中讨论了运动目标环境下步进频率信号的波形设计和处理问题。基于多散射点目标模型，提出了相位补偿法来避免目标运动时由于距离模糊带来的“目标分裂”现象。此外，利用步进频率信号的特点，提出了一种正负调频率信号测速方法。计算机仿真结果验证了上述方法的有效性。     

基于匹配傅里叶变换舰船回波参数估计方法研究

针对ISAR对非合作机动舰船目标的成像问题,将回波作多分量线性调频信号近似.依据匹配傅里叶变换理论,分析基于匹配傅里叶变换的多分量线性调频信号参数估计的统计特性.研究表明幅值、初始频率和调频率3个参量估计的均方误差均接近Cramer-Rao下界,通过蒙特卡罗仿真实验验证了理论推导的正确性.采用匹配傅里叶变换进行舰船目标回波多普勒参数估计,利用运动补偿完成瞬时成像,获得不同时刻的目标像及目标的运动姿态,实测数据验证方法的有效性.     

基于时域解线性调频的步进频率雷达动目标检测方法

针对步进频率雷达中运动目标高分辨距离像发散而引起的检测性能下降,以及速度补偿法无法完成多个不同速度目标检测的问题,提出了一种运用时域解线性调频法进行步进频率雷达动目标检测的新方法,该方法对所有子脉冲的回波信号进行时频变换处理,将处理结果进行二维搜索以得到目标参数的估计值。描述了基于该方法的检测步骤,并严格推导了速度分辨力和交叉项峰值的数学表达式。仿真实验表明,该方法能够同时检测多个运动目标,并验证了其检测性能。     

基于Laguerre变换的线性调频信号检测

提出了一种基于Laguerre变换的线性调频信号检测新方法，通过恰当设定Laguerre参数，能够对消线性调频信号的频率变化，得到一个近似周期的信号。由于线性调频信号的能量集中到一条谱线(frequency bin)上，因此能在低信噪比下实现有效检测，仿真实验证明了这种方法的有效性。     

基于瞬时测频的非线性调频信号脉内特征估算方法

针对瞬时自相关方法对非线性调频信号脉内分析的不适用性,提出一种基于自相关-高阶差分的脉内特征估算方法,通过多次高阶差分获得非线性调频信号的调制参数.最后对单载频信号、线性调频信号和非线性调频信号等三种典型连续调频信号进行了仿真分析.仿真结果表明,该方法在保持瞬时自相关方法性能的基础上实现了对非线性调频信号的脉内分析,具有一定的工程应用价值.     

采用chirp信号调制的中压配电线通信系统

针对中压配电线信道特性,提出了一种基于分数阶Fourier变换(FRFT)的通信方法。以线性调频信号(chirp)作为调制信号,利用线性调频信号在分数阶傅里叶变换域的能量聚焦特性,提高系统的抗噪声干扰和频率选择性衰减的能力。建立了系统的仿真模型,仿真结果证明了方法的可行性。     

线性调频信号的时域加权技术

本文针对线性调频信号的时域加权问题，做了大量的计算机模拟，并对各类数据加以汇总和分析。在分析典型窗函数的基础上，笔者提出了一种适合于线性调频信号加权的新型窗函数──梯形窗函数。     

高分辨SAR成像线性调频信号脉冲压缩补偿方法

为解决工程上高分辨合成孔径雷达(SAR)成像存在强目标旁瓣较高、分辨率不够、信噪比较差等表观质量问题,分析了SAR信号处理中线性调频脉冲压缩的时频特性,指出了制约高分辨SAR成像性能的宽带调频信号脉冲压缩的因素;对照SAR系统工作流程,详细讨论了目前工程上解决方案存在的问题,提出了基于相位误差的多项式拟合补偿方法,并对脉冲压缩效果进行了定量分析;最后在SAR成像表观质量改善上进行了工程验证.     

针对改进型Rootkit的检测系统设计

对于高分辨率雷达来说,空间目标的高速运动会使de-chirp后的信号中含有相位高次项,要获得目标未展宽的一维距离像必须进行运动补偿。针对空间目标的宽带脉冲回波模型定量分析了大加速度和高速运动对目标一维距离像的影响,给出了一种同调频斜率多分量信号的调频斜率估计方法,该方法将调频斜率转变为单频,较好地抑制了交叉项的影响,通过傅立叶变换就可以消除空间目标高速运动给成像带来的影响,同时具有较好的抗噪性能。最后通过仿真验证了该算法的有效性。     

高速运动环境下的调频步进信号运动参数估计

针对高速运动环境下调频步进信号的速度补偿问题,提出了包络相关法和最小脉组误差法相结合的测速方法,首先用包络相关法对目标速度进行粗测,然后以粗测速度为中心,在一个速度周期内利用最小脉组误差法对速度进行精测,从而避免了最小脉组误差法可能存在的局部极小值问题.仿真结果表明,该方法测速精度高,并且具有较好的抗噪性.     

基于DPCA-FrFT算法的SAR运动目标参数估计

在双通道的工作模式下,结合DPCA技术和分数阶傅立叶变换实现了对SAR运动目标的定位和两个方向(方位向和地面距离向)上速度的估计。首先建立了双通道SAR系统对运动目标的回波信号模型,阐述了动目标DPCA信号为线性调频信号这个特点,并且根据这个特点采用了分数阶傅立叶变换对其进行检测和参数估计。由于DPCA技术具有良好的杂波对消功能以及FrFT对chirp信号的良好检测效果,在不同信噪比情况下,DPCA-FrFT算法都能有效地抑制静止背景、获得良好的测速和定位效果。仿真结果证明了该算法的正确性和有效性。     

运动目标对步进频率一维距离像的影响研究

该文针对宽带步进频率收发信号,根据高分辨率一维距离像的多散射中心数学模型,分析了当目标运动时的距离相位关系,并推导了目标一维距离像的偏移因子和发散因子公式,对多普勒效应的影响进行了深入的研究.通过对高分辨率步进频率毫米波目标模型的计算机系统仿真,算法和分析得到了验证,并得到了运动目标速度补偿条件.     

对动目标检测雷达的正弦波调频干扰

提出一种针对动目标检测和成像雷达的正弦调频干扰产生模型,将接收到的雷达发射信号进行正弦波频率调制,再与假的动目标模板信号进行卷积后转发.假目标回波附加的正弦频率调制使得两个通道问信号的差异增大,相关性降低.当动目标回波功率与干扰功率比在区间[-16dB,-12dB]时,检测到的动目标方位向坐标和距离维速度估计出现较大误差,形成欺骗干扰.当动目标回波功率与干扰功率比小于-16dB时,大功率干扰信号的存在抬高了恒虚警检测门限,降低了检测概率,出现遮盖性干扰.仿真试验证明该方法干扰效果明显,且简单易实现.     

编队卫星雷达正交码分LFM信号设计及性能分析

结合LFM信号和CDMA技术,提出了一种正交码分线性调频(OCD-LFM)信号,研究了该信号的模糊函数、正交性以及距离分辨等方面的性能;讨论了降低互相关峰值和减小多普勒失配的信号参数设计要求。计算机仿真和理论分析表明OCD-LFM信号随着码元数N的增加,正交性能逐步增强。与传统LFM+二相编码信号相比,该信号在距离分辨和多普勒容限等方面均表现出较好的性能。     

半导体激光器小信号调制时的啁啾噪声分析

针对激光器作为光源在直接调制下会产生频移的问题,对小信号调制下分布反馈式(DFB)激光器的啁啾特性进行了理论分析和仿真研究,并给出了影响频率啁啾的因素和改善措施,仿真结果验证了分析结果的正确性.对激光器的频率啁啾和强度调制响应进行了仿真比较,验证了频率啁啾的峰值频率与张弛振荡频率相仿,得出能促使驰豫振荡衰减的措施也能使啁啾降低的结论.分析了一个能简便衡量频率啁啾的量对通信系统的影响,为进一步优化设计DFB激光器,改善其性能指标提供了依据.     

LFMCW SAR调频非线性的等效分析方法

针对LFMCW的调频非线性问题,结合LFMCW SAR成像系统特性,分析了非线性频率偏移的影响,讨论了选择不同参考信号进行混频情况下的边带效应,提出了一种将非线性频率误差通过相位误差转化为加性噪声的等效分析方法,并通过仿真分析了该等效噪声对LFMCW SAR距离分辨率的影响。结果表明,较低的线性度对差拍频率和信噪比影响很大。该方法可为基于信号处理消除非线性误差的影响提供新的思路。     

分数阶Fourier变换在SAR动目标检测中的应用

基于分数阶Fourier变换与时频分布的关系，利用合成孔径雷达运动目标回波信号本质上为线性调频信号的特点，在分数阶Fourier域对运动目标进行检测和多普勒参数估计，并通过理论分析和计算机仿真证明了该方法的有效性。     

High-Precision Vital Signs Detection Method Based on Spectrum Refinement and Extended DCMA

In this paper, the spectral estimation algorithm is extended to the detection of human vital signs by mm-wave frequency modulated continuous wave (FMCW) radar, and a comprehensive algorithm based on spectrum refinement and the extended differentiate and cross multiply algorithm (DCMA) has been proposed. Firstly, the improved DFT algorithm is used to accurately obtain the distance window of human body. Secondly, phase ambiguity in phase extraction is avoided based on extended DCMA algorithm. Then, the spectrum range of refinement is determined according to the peak position of the spectrum, and the respiratory and heartbeat frequency information is obtained by using chirp z-transform (CZT) algorithm to perform local spectrum refinement. For verification, this paper has simulated the radar echo signal modulated by the simulated cardiopulmonary signal according to the proposed algorithm. By recovering the simulated cardiopulmonary signal, the high-precision respiratory and heartbeat frequency have been obtained. The results show that the proposed algorithm can effectively restore human breathing and heartbeat signals, and the relative error of frequency estimation is basically kept below 1.5%.     

Multi-subpulse process of large time-bandwidth product chirp signal

To prevent the long-time coherent integration and limited range window stumbling blocks of stretch processing and reduce computational complexity, a novel method called multi-subpulse process of large time-bandwidth product linear frequency modulating (LFM) signal (i.e. chirp) is proposed in this paper. The wideband chirp signal is split up into several compressed subpulses. Then the fast Fourier transform (FFT) is used to reconstruct the high resolution range profile (HRRP) in a relative short computation time. For multi-frame, pulse Doppler (PD) process is performed to obtain the two-dimension range-Doppler (R-D) high resolution profile. Simulations and field experimental results show that the proposed method can provide high-quality target profile over a large range window in a short computation time and has the promising potential for long-time coherent integration.