激光测高仪平顶高斯光束条件下的回波参数模型

星载激光测高仪通过提取激光回波参数计算卫星与地表的距离,结合轨道和姿态信息生成激光脚点的三维坐标。普通高斯光束的空间能量分布随光斑半径增加迅速衰减,不利于探测复杂和分层的地表目标,而平顶高斯光束可以克服这一缺点。根据平顶高斯光束和激光测高回波的相关理论推导得出平顶高斯激光模式下回波波形主要参数的解析式,并使用波形模拟器、波形处理算法,以及地球科学激光测高系统(GLAS)真实回波对所得理论模型进行了验证,结果显示不同阶数激光脉冲的对比偏差都小于3%,且随着目标斜率或阶数的增加,回波宽度和距离误差也随之增加,4阶平顶高斯光束目标斜率0.05时对应的距离误差超过10 cm。     

A／D量化误差对脉冲压缩结果的影响

讨论了数字脉冲压缩系统中量化误差对脉压输出波形和信噪比的影响。首先从理论上对Ａ／Ｄ量化误差的大小及其对脉压结果的影响进行了讨论,接着仿真了在不同的Ａ／Ｄ采样位数下量化误差对脉压输出波形和信噪比的影响。得到了当Ａ／Ｄ采样的有效位数大步于１２位时,量化误差对脉压输出波形和信噪比的影响可以忽略不计的结论,迷工程实现提供了依据。     

基于部分脉压的雷达测距方法

对线性调频（LFM）回波信号部分遮挡情况下的数字脉冲压缩进行了理论推导,并与完整信号的数字脉冲压缩进行了对比,证明了部分脉压不会影响雷达测距,但雷达的距离分辨率有所降低。最后给出了仿真结果。仿真表明,部分脉压可以扩大雷达的实际作用距离,这与理论推导结果相一致。此方法对于大时宽雷达具有一定的应用价值。     

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。     

高频地波雷达的脉冲压缩和波形参数设计

高频地波雷达发射线性调频中断连续波信号,采用去斜方式的脉冲压缩.该脉压实际上是根据目标距离平移门控脉冲的梳状谱,所以雷达的距离分辨率等于梳齿宽度,文中给出了仿真实例;对于避免距离和速度模糊的波形参数设计进行了原理性的讨论,给出了避免距离和速度模糊的波形设计原则.对文献中的子脉宽限制条件进行了深入分析,指出该条件是不必要的.文中的研究对于设计高频地波雷达波形参数具有参考意义.     

一种低时间旁瓣电平,高多普勒容限的脉压信号波形综合及其处理方法

本文针对某雷达的要求,寻到了一种时间旁瓣电平低、多普勒容限高的脉冲压缩信号－截断高斯窗非线性调频（ＮＬＦＭ）信号,介绍了此信号波形的综合方法,为进一步提高脉压性能,给出了修正型匹配滤波处理方法,并给出了此种信号在小脉压比时经匹配滤波和修正型匹配滤波处理后脉压性能的计算机仿真结果。     

基于抛物线拟合方法的提高雷达测距精度研究

常规的测量方法是通过脉冲压缩后的功率谱对应的最大采样值点来确定目标的距离。受采样率、FFT点数等参数的影响,这种最大值法得到的距离信息可能存在着较大误差。利用距离谱上的最大值点及其左右最近的一个点,文章提出了一种抛物线拟合方法,可以有效地提高雷达的测距精度。仿真实验验证了方法的有效性。     

距离—速度二维波形分析跟踪

提出一种用于MTD体制雷达的速度－距离跟踪技术；距离－速度二维波形分析数字动目标跟踪技术。它是在距离波形分析数字动目标跟踪技术的基础上发展出来的。距离－速度二维波形分析数字动目标跟踪是通过高速采样存储N次雷达脉冲回波信号，在MTD处理（如FFT）后，分析回波波形信息获取目标的距离和速度误差而进行自动跟踪的。距离－速度二维波形分析数字动目标跟踪技术和距离波形分析数字动目标跟踪技术相比，利用的回波信息更全面，因而效果更好。     

脉冲压缩雷达距离多普勒耦合对测距影响分析

根据线性调频脉冲及其匹配滤波器的时域和频域特性,首先从原理上分析了线性调频雷达脉冲回波信号由于多普勒距离耦合的影响,经过匹配滤波器后产生附加延时而引起的测距误差.然后给出了距离多普勒耦合的雷达距离修正公式,并通过仿真和雷达实际跟踪数据对雷达距离修正公式进行了验证.最后给出了工程应用中校正脉压网络固定延迟、脉压网络输入端线性调频脉冲信号多普勒频率的变化以及正或负斜率线性调频脉冲信号等方面应注意的问题.     

脉冲压缩体制雷达中精密测距功能的实现

随着现代武器和飞行技术的发展,对雷达的作用距离、分辨力和测量精度等性能的要求越来越高。使用宽带信号和脉冲压缩技术的现代跟踪测量雷达采用宽脉冲发射,以提高发射的平均功率,保证足够的最大作用距离;而接收时则采用相应的脉冲压缩方法获得窄脉冲,以提高距离分辨力,从而较好地解决作用距离和分辨力之间的矛盾。由于系统中采用了中频采样、数字脉压等技术,当前周期的回波信息需要延迟若干个重复周期才能送至测距系统,因此距离跟踪回路的参数要做相应调整。     

激光脉冲弱小回波信号提取方法研究

在激光红外复合制导中,主动激光雷达可以提供探测目标的距离信息,并与红外探测方式实现光电互补,有助于提高复杂战场环境下精确制导的准确率。激光测距时,准确的回波位置检测是确保测距精度的关键。而信噪化是决定精度和作用距离的关键。为了提升脉冲回波信号的信噪比,本文提出了一种结合自相关滤波算法与改进的奇异值分解方法的微弱脉冲提取方法,并分别采用仿真数据和实际采集的脉冲激光回波信号进行去噪实验,实验结果表明,本文所提出的方法能够有效地提升回波信号的信噪比,有助于提高激光测距的精度。     

多载频混沌相位编码雷达信号处理研究

雷达波形设计与信号处理是现代雷达研究领域的热点。文中用具有弱结构性的混沌二相码对正交频分复用雷达信号的相位进行调制得到一种多载频混沌相位编码雷达信号,推导了该信号脉冲压缩的输出表达式,用分段FFT脉压法对该信号进行脉压,比较了该信号和多载频巴克码相位编码信号的脉压效果,并对该信号的接收处理过程进行了仿真。仿真结果表明:多载频混沌相位编码雷达信号具有更优异的脉压性能,能够实现在信噪比很低的情况下多目标的精确测距和测速,同时由于其灵活的结构、复杂的调制方式及类噪声的特性,提高了雷达的低截获性能。     

LFMCW雷达测距中的自适应频率校正

信号的频率落在两个量化频点之间时会产生估计误差,所以需要校正快速傅里叶变换(FFT)后估计的频率.结合Rife算法和抛物线插值法的特点,提出了一种自适应频率校正算法.该算法依据不同的频率自适应地选择不同的频率校正算法,克服了Rife算法在信号的频率落在FFT量化频点周围的情况下容易产生插值方向错误的缺点,同时避免了抛物线插值法在信号频率落在相邻两个量化频点的中心附近时估计均方误差会急剧增加的缺点.仿真结果验证了所提算法的有效性.此外,相比于单一的Rife算法和抛物线插值法,所提算法在频率估计精度以及抗噪声能力方面都有显著提升.     

Principles of high-resolution radar based on nonsinusoidal waves.III. Radar-target reflectivity model

For pt.II see ibid., vol.31, no.4, p.369-75 (1989). A target-reflectivity model is developed for carrier-free nonsinusoidal waves with the time variation of a Gaussian pulse or a sequence of positive and negative Gaussian pulses representing a binary code, as was introduced in pt.I (see ibid., vol.31, no.4, p.359-68 (1989)). It is shown that the impulse response of a complex target that is composed of a finite number of scattering centers can be expressed as a sequence of Gaussian pulses. The characteristics of the Gaussian pulses, e.g. peak amplitude and nominal duration, are functions of the physical properties of the scattering centers, which are unique for each target. Hence, the impulse response waveform of a target can be regarded as a one-dimensional image in time (or range), which is valuable information for target classification and recognition. A signal processing technique is developed for obtaining an approximation of a target impulse response waveform from the backscattered and received signals. The signal processor is specifically developed for radar signals with the structure of complementary code pairs whose autocorrelation function is a single narrow pulse with no time sidelobes     

采样频率和激光脉宽对全波形激光雷达测距精度的影响

全波形激光雷达测距精度,又称测距重复精度或测距标准差,受激光器出光稳定性、激光脉宽、探测器响应时间抖动、电路噪声、波形形态、波形采样频率和波形处理算法等因素影响。理论分析了不同采样频率和不同脉宽对全波形激光雷达测距精度的影响,并采集不同的采样频率(1.25、2.5、5 GHz)和不同脉宽(1、2、3、···、10 ns)条件下的波形数据,经滤波、插值、波形提取等预处理后,利用线性高斯拟合、加权线性高斯拟合、迭代加权线性高斯拟合、期望最大化算法、和Levenberg Marquardt算法共5种算法计算测距值并统计测距精度。实验结果表明,EM算法获得的测距精度相比其他4种算法受到波形畸变的影响最小;加权线性高斯拟合算法获得的测距精度受采样频率变化的影响最小;相同波形幅值条件下,实际脉宽增加2.47倍,利用EM算法获得的测距精度从0.97 mm下降至1.18 mm,因此增加脉宽会降低测距精度;在光脉宽为4 ns的情况下,5 GHz采样频率数据在EM算法获得的测距精度分别为2.5 GHz、1.25 GHz采样频率数据的测距精度的1.71倍和3.07倍,而当2.5 GHz和1.25 GHz采样频率数据分别插值2倍和4倍至5 GHz后,仅为1.17倍和1.29倍,因此提高采样频率能够提高测距精度,而对低采样频率数据进行插值能够获得接近高采样频率数据的测距精度。     

利用参考波形估计导航信号测距偏差

针对卫星导航信号存在的微小信号畸变,研究了因导航信号畸变而引起的测距偏差的估计问题。基于理想矩形脉冲波形和真实信号波形的上升沿零交叉点信息,给出参考波形定义,并以此为基础估计测距偏差。该方法可用于定量评估卫星导航信号波形畸变对测距偏差的影响及比较卫星之间的测距差异。以二阶模型为基础产生畸变波形,验证了该方法的有效性,并分析了估计精度与信噪比关系。通过大口径天线采集“北斗”卫星B1频点信号,利用该方法获得了B1频点I/Q支路信号的测距偏差,表明该方法可用于在轨卫星信号的测距性能评估。     

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。     

一种新型的全数字正交处理测距机

叙述了采用高速数字信号处理器（ＤＳＰ）实现超远程测距跟踪测量的方法。为了适应正交数字视频信号的处理,采用了正交处理技术、先进的距离误差提取方法、高精度距离量化误差及高速反码计数器等新技术     

单脉冲脉内互补低距离旁瓣雷达波形设计

雷达脉冲压缩的距离旁瓣较高将会导致遮蔽效应的产生,已有的低旁瓣波形设计都是基于全脉冲相关进行处理。本文利用波形组合的方法进行波形设计,基于单脉冲脉内分段脉压信号处理方式和互补码自相关求和零旁瓣特征相结合,利用频域正交设计,将两个或多个互补序列调制至不同频点以子脉冲的形式分段合并为恒模单脉冲雷达波形。仿真试验表明,本文设计的单脉冲脉内互补低旁瓣波形脉压后的峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平较低,分段脉压结合互补码零旁瓣特征的信号处理方式虽然会导致0.89 dB左右的信号处理增益损失和主瓣展宽,但却能够突破部分相位编码信号的峰值旁瓣电平下限。强弱目标场景仿真表明,与线性调频信号相比,本文提出的雷达波形不会导致强目标的副瓣对弱目标的遮掩。恒虚警检测仿真表明,在剔除强目标峰值后,本文所提波形对弱目标的检测概率要优于传统的线性调频信号。     

PD雷达信号模糊函数的计算

雷达信号波形直接影响到雷达发射机的形式、信号处理方式、雷达的距离和速度特性。为了研究PD（脉冲多普勒）雷达的信号特性,基于雷达信号波形设计,从几类PD雷达发射信号出发,给出了单载频矩形脉冲信号、相参脉冲串信号和线性调频信号等不同雷达信号的模糊函数计算公式。在MATLAB平台上建立了模糊函数的仿真模型,并绘制出模糊函数图。根据模糊函数图形分析了各类信号特点。仿真结果表明,模糊函数能较好地描述雷达信号在距离和速度上的测量精度和分辨力。