基于FrFT的LFM相参脉冲信号多普勒频率变化率估计算法

线性调频信号(LFM)在雷达中广泛应用,精确获取观测LFM信号中的多普勒频率变化率信息是单站无源定位与跟踪系统的一项关键技术。该文提出了基于分数阶Fourier变换(FrFT)的多普勒频率变化率估计算法,在分数阶变换域上使信号能量聚集,消除调频率对参数估计的影响的同时充分提高了信噪比,进而利用保留的脉冲间相对相位关系获得了多普勒频率变化率的高精度估计。理论分析表明,该算法估计精度接近理论下界,数值仿真验证了算法的有效性。     

一种PCM相参脉冲序列多普勒频率变化率估计算法

相位编码调制信号是一种典型的脉冲压缩信号,广泛应用于脉冲压缩体制的低截获概率雷达中。来波信号中多普勒频率变化率的高精度估计是基于质点运动学原理的单站无源定位与跟踪的一个关键技术。该文针对信号脉内相位调制和多普勒频率变化率信息非常微弱的特点,提出了一种快速高精度估计算法,通过相邻脉冲间的时域相关消除了相位调制对参数估计的影响,频域积累增强了信噪比,利用脉冲间的相参特性进行频谱相关消除了相位模糊,并放大了多普勒频率变化率信息。算法计算量小,为实际应用提供了良好条件。计算机仿真结果证明了算法的有效性。     

相参脉冲序列多普勒变化率的一种快速高精度测量方法

雷达信号中的多普勒变化率信息的估计可以获得运动目标的加速度信息。但由于这一信息非常微弱,且脉冲信号的持续时间很短,多普勒变化率的精确测量也十分困难。本文利用了脉冲载频之间的相参特性,等效地延拓了信号的有效观测时间,推导出一种快速而精确的算法。数值仿真证明了使用该方法可以精确快速地估计信号中的多普勒变化率。     

LFM相参脉冲串多普勒频率变化率估计

在传统的只测向单站无源定位算法的基础上,增加波达角变化率和径向加速度两个观测量,可以大大改善定位与跟踪的性能,所以高精度径向加速度估计(即多普勒频率变化率估计)具有重要意义。由于在无源定位里没有接收脉冲信号的任何先验知识,接收到的LFM相参脉冲串信号的相参性容易被破坏。文中借鉴雷达里的匹配滤波方法,提出一种“准匹配滤波”方法,首先估计每个脉冲的到达时间、脉冲宽度、起始频率和调频系数,接着构造本地参考信号用于对接收信号进行“准匹配滤波”,最后对其输出进行多普勒频率变化率估计。该方法可以避免处理过程中的非相参问题,运算简单,估计精度高,具有应用价值。     

一种CPM信号频率成形脉冲盲估计算法

频率成形脉冲是连续相位调制(CPM)信号解调所必需的调制参数,由脉冲形状和脉冲长度两个参数共同决定。该文利用CPM信号的自相关特性,深入分析了CPM信号调制参数与自相关函数之间的内在联系,并在此基础上提出了一种频率成形脉冲的盲估计算法。该算法首先实现脉冲形状的盲识别,然后将CPM信号的调制指数调整为整数,最后通过自相关函数中非零值的个数来实现脉冲长度的盲估计。计算机仿真结果与分析表明,该算法实现简单,能够在任意调制阶数和调制指数下有效估计出频率成形脉冲。     

相参脉冲序列PRI变化率的高精度估计方法

在单站无源定位与跟踪系统中,PRI变化率信息反映了运动目标的径向加速度信息。提出了一种新的PRI变化率估计的算法,利用脉冲载频之间的相参积累,使信噪比得到提高,通过群延迟,使PRI的变化量得到积累,推导出一种快速而精确测量PRI变化率的算法,数值仿真证明使用该算法可以精确快速地估计信号中的PRI变化率信息。     

一种脉冲群间多普勒频率变化率的估计算法

提出了一种脉冲群间多普勒频率变化率估计算法,该算法利用离散傅里叶变换进行脉冲间相参积累,获得脉冲群的相对模糊频率,通过脉冲群间相对模糊频率差分获得多普勒频率变化率。算法具有计算量小、多普勒频率变化率估计精度高的优点。计算机仿真结果证明了算法的有效性。     

基于数据辅助的CPM信号调制参数估计

针对非合作条件下实现CPM信号相干解调,首先要准确估计CPM信号调制参数这一关键问题,该文提出了一种基于数据辅助的CPM信号调制指数与成型脉冲联合估计的新方法,使用符号间的相位差分消除CPM信号相位的记忆特性,采用最小二乘法获得调制指数和成型脉冲的联合估计。理论分析与数值仿真表明该方法是无偏的,当数据观测长度为N 时,其估计误差以1/N的速率收敛到0。算法适用于全响应和部分响应CPM信号,具有良好的抗噪声性能。     

复合调制雷达信号时差估计算法

现代雷达信号环境中, 复合调制信号正在逐步得到广泛应用。该文提出了一种针对频移键控与二相编码(FSK-BPSK)复合调制信号的时差估计算法。该算法紧密结合该信号子脉冲频率分布具有对称性, 时域长度具有一致性等特点, 通过子脉冲相关函数的理论推导得出FSK-BPSK复合调制脉冲信号的相关函数。最后利用相关函数拟合算法, 可根据观测数据进一步精确估计时间延迟(TDOA)。通过仿真实验, 证明该算法相比于其他时差估计算法, 其算法估计的准确性、抗噪性都有明显提升, 且适用于带宽较小的复合调制信号的时差估计情况。      

一种相位编码信号多普勒补偿方法的研究与实现

在相位编码信号脉冲压缩技术中,存在着多普勒频率敏感性问题,需要对多普勒频率进行补偿。本文在分析多普勒敏感性原因的基础上,提出了一种补偿算法,该方法可以从根本上解决相位鳊码信号对多普勒频率的敏感性问题,并通过MATLAB仿真证明了这一算法的正确性与可行性。     

A combined SAR Doppler centroid estimation scheme based upon signalphase

This paper describes a complete end-to-end Doppler centroid estimation scheme, which determines the fractional PRF part of the Doppler centroid. It also resolves the Doppler ambiguity. Experiments show that the scheme works successfully over various terrain types, including land, water, and ice, and that it requires only a modest amount of SAR data to perform reliably. The proposed scheme has an added advantage that it is directly applicable to RADARSAT and ENVISAT ScanSAR data. The scheme uses two complementary Doppler estimation algorithms, both utilizing the phase information embedded in the radar signal. In each algorithm, upper and lower parts of the available bandwidth of the received signal are extracted to form two range looks. The first algorithm, called multilook cross correlation (MLCC), computes the average cross correlation coefficient between adjacent azimuth samples for each of the two looks and then takes the difference between the angles of the two coefficients. The Doppler ambiguity is determined from the angle difference. The fractional pulse repetition frequency (PRF) part is also determined from the cross correlation coefficients. In the second algorithm, called multilook beat frequency (MLBF), the two looks are multiplied together to generate a beat signal. The beat frequency is then estimated and the Doppler ambiguity determined from the beat frequency. The MLCC algorithm performs better with low contrast scenes while the MLBF works better with high contrast ones. Although each algorithm works well on its own with sufficient averaging, it is also possible to use quality measures to select the best result from either algorithm. In this way, scenes of different content or contrast can be handled reliably. This paper presents the analysis of the two algorithms, explaining why their performance is affected by scene contrast, which is confirmed by experimental results with ERS-1 and JERS-1 data     

基于模拟退火算法的机载脉冲多普勒雷达中重复频率选择研究

机载脉冲多普勒雷达常采用中等脉冲重复频率,N/M检测准则工作方式,在该方式下对重复频率的要求主要是能解距离及速度模糊,且能使距离与速度遮蔽区域尽量小。因而对重复频率的选择可模型化为解大规模组合优化问题,而模拟退火算法正是解这类问题的一种有效方法。该文根据机载脉冲多普勒雷达的特点,提出了一种基于模拟退火算法的机载雷达中重复频率选择方法,通过试验表明,该方法取得了很好的效果。     

PRF-ambiguity resolving by wavelength diversity

For high-precision synthetic aperture radar (SAR) processing, the determination of the Doppler centroid is indispensable. The Doppler frequency estimated from azimuth spectra, however, suffers from the fact that the data are sampled with the pulse repetition frequency (PRF) and an ambiguity about the correct PRF band remains. A novel algorithm to resolve this ambiguity is proposed. It uses the fact that the Doppler centroid depends linearly on the transmitted radar frequency for a given antenna squint angle. This dependence is not subject to PRF ambiguities. It can be measured by Fourier-transforming the SAR data in the range direction and estimating the Doppler centroid at each range frequency. The achievable accuracy is derived theoretically and verified with Seasat data of different scene content. The algorithm works best with low contrast scenes, where the conventional look correlation technique fails. It needs no iterative processing of the SAR data and causes only low computational load     

多重频解模糊中降低频道量化误差的新方法

针对工程应用中采用重频参差法解脉冲多普勒雷达的速度模糊存在频道量化误差问题,提出了一种提高频率估计精度的综合方法。该方法首先将目标所在距离单元相参积累后的频域数据,通过傅里叶反变换为原始数据,然后补零FFT,在此基础上运用二次函数拟合,进一步提高频率估计精度。它有效结合了补零FFT和二次函数拟合两种方法的优点,弥补了二者的不足。仿真结果表明,该方法在运算量不大的情况下,即可很好地降低频道量化误差。     

天基雷达的PRF设计

天基雷达可以在全球范围内探测和跟踪运动目标,目前在军用和民用方面受到了广泛的关注。天基雷达通常采用脉冲多普勒工作方式探测运动目标。脉冲多普勒雷达可分为高、中、低脉冲重复频率（PRF）3种类型。选取PRF是脉冲多普勒雷达设计的首要问题。分析了天基雷达检测运动目标的PRF设计相关问题,并对距离和速度模糊的解算方法进行了阐述。     

基于多组重频相参积累的多普勒解模糊方法

脉冲多普勒体制雷达一般需要对多组不同脉冲重复频率(PRF)的脉冲组分别进行处理和检测,该文研究了多组PRF相参积累的方法,将不同PRF的脉冲组作为一组进行处理,使各PRF脉冲组回波能够相参积累,只需要对一帧数据进行检测即可解模糊,改善了传统方法由于分别检测造成低信噪比时检测性能较差的问题。分析了各参数对检测结果的影响并以处理结果的主副瓣比作为适应度评价值,通过遗传算法快速搜索满足需要的参数组合,减少了搜索数目。仿真实例说明了使用遗传算法可有效获得具有优良性能的参数组合,不仅检测性能得到有效提升,还较大幅度地降低了成功解模糊所需的信噪比。     

一种脉冲多普勒雷达解距离模糊的新算法

脉冲多普勒雷达在信号检测时存在距离模糊和速度模糊的问题，为了解决模糊问题，在体制上雷达一般采用多重脉冲重复频率（PRF）的工作方式。对于这种体制的雷达，人们已经给出了多种解模糊算法。本文主要阐述了一种解距离模糊的新方法及其实现步骤，并给出了利用该算法解距离模糊的仿真结果。     

Blind deconvolution for Doppler centroid estimation in highfrequency SAR

For high-quality SAR (synthetic aperture radar) processing, the Doppler centroid frequency is needed. However, SAR data are sampled along the azimuth direction at the pulse repetition frequency (PRF); the estimation of the Doppler centroid frequency by means of spectral analysis techniques may produce ambiguous results due to aliases. The mathematical expression of the residual error that occurs when SAR data are focused with an incorrect alias of the PRF is thus derived. Then, a blind deconvolution technique is used to estimate the actual PRF replica from the focused image. Squinted X-band data, corresponding to those that will be generated by the SIR-C mission, have been generated from the JPL-AirSAR L- and C-band data by means of an inversion of the focusing process. Even if the real data may show differences with respect to the simulated data, the blind deconvolution method appears to be more precise and robust than the other conventional techniques tested