高速目标距离、多普勒走动及其补偿方法

临近空间飞行器的出现对现役雷达系统提出了严峻挑战,其高超声速特点导致的跨距离单元、跨多普勒单元现象使雷达系统常用的相参积累处理失效,必须通过对目标回波信号进行速度、加速度补偿才能实现有效的积累。本文首先分析了临近空间目标的运动特性,及其导致距离、多普勒走动的原因,然后提出了通过Keystone变换以及加速度补偿处理的方法,并对工程实现中面临的问题进行了分析,最后通过仿真验证了算法的可行性。     

距离走动校正的距离空变分析与补偿

斜视角的距离空变导致距离走动校正存在距离空变。文中分析了距离走动校正距离空变对成像的影响,发现距离走动校正空变导致目标图像在近距端和远距端向反方向漂移。在前斜视SAR中,距离场景近端目标向左漂移若干像素,距离场景远端目标向右漂移若干像素。距离走动校正空变不仅造成场景的扭曲,在高分辨大斜视下还会使图像散焦。文中给出了距离走动校正距离空变补偿方法,所提方法可与常规的二次补偿结合进行,不会增加额外的计算负担。仿真结果与理论分析一致,距离走动校正空变补偿后,场景近端和远端目标均能较好聚焦,实测数据成像实验也与理论分析相符。从而表明距离走动校正空变分析是正确的,距离走动校正空变补偿方法是有效的。      

一种高速运动目标长时间积累方法

针对高速运动目标相位编码回波信号不能进行长时间相参积累,提出双频共轭处理方法,该方法采用双频共轭及Keystone变换处理,同时解决高速运动目标越距离单元走动及速度模糊,实现信号的有效相参积累。采用两目标回波仿真数据进行实验,实验结果表明了该方法的有效性。     

一种PD雷达距离门走动的综合处理方法

目标运动对回波信号有回波包络的伸缩和距离门的走动2个方面的影响,前者和系统的相对带宽有关,后者和工作的瞬时带宽以及相参积累时间有关;文中根据目标运动对回波的影响,结合工程应用条件,针对机载预警雷达中运动目标的距离门跨越问题,给出距离门叠加结合新CFAR的综合处理方法;该方法简单易行,并通过仿真验证以及实测数据检验证明该方法的有效性.     

高速运动目标的越距离走动补偿

对于搜索转跟踪的雷达系统来说,跟踪模式下往往采用较大的带宽,并且如果目标运动速度过快,此时雷达回波会出现距离走动,从而影响到雷达的检测性能。Keystone变换是校正距离走动的常用方法,但须考虑速度模糊的情况。本文在雷达搜索模式下通过多重频法预先得到多普勒模糊度,并对跟踪模式下的回波信号进行处理来校正距离走动。仿真分析和实测数据处理结果表明了实现方法的有效性。     

一种径向匀加速目标包络徙动补偿新方法

雷达信号多脉冲长时间积累是提高雷达检测性能的重要手段。当雷达探测高速运动目标时,目标的径向加速度将引起二次距离走动,使雷达检测性能大大降低。针对此问题,提出一种消除距离走动二阶项的新方法。该方法首先对目标回波进行广义二阶Keystone变换,然后在慢时间域通过解线调的思路估计多普勒调频斜率,进而补偿多普勒高阶项,最后对补偿后信号再进行广义二阶Keystone变换,从而完全消除距离走动。仿真结果证明了该方法的有效性。     

回波越距离单元走动的MTD研究

针对高速目标回波脉冲信号产生越距离单元走动,动目标检测的MTD方法积累脉冲减少导致检测性能下降的问题,提出一种校正存在多普勒模糊的越距离走动的方法.利用回波信号快时间频率域的积累以及一个CPI内同一距离单元对存在模糊的多普勒的采样特性,结合孙子定理,给出解模糊多普勒的新方法.对CPI每重复周期采样点进行采样补偿,再实现采样数据矩阵沿多普勒斜线的包络对齐.然后利用MTD,实现动目标检测.给出算法框图,通过仿真实验证明该方法的有效性.     

基于一维距离像的运动目标相参积累方法

宽带雷达具有高的距离分辨率,目标被其照射后呈现多散射中心,在径向上表现为多个距离单元,回波信号脉冲压缩后形成目标的一维距离像。在高分辨条件下,多周期积累时间内目标的运动会造成回波包络的跨单元走动,而距离走动带来了检测性能的下降。文中对相参线性调频信号进行研究,提出了一种基于横向距离单元合成处理的相参积累方法,较好地克服了包络走动的影响,提高了信噪比,改善了检测性能。     

基于分段运动特性的空间目标检测算法

为提高空间目标检测性能,需要分析目标回波模型,研究高速运动目标距离走动补偿方法。针对双基地雷达对空检测过程中可能出现的距离走动问题,建立双基地雷达-目标三维模型和回波模型,分析了全过程中目标运动对距离走动的影响,提出了基于分段运动特性的目标检测方法。通过引入两级速度补偿算法,保证参数估计精度的同时提高计算速度。并以空间目标ISS(International Space Station)为例进行仿真实验,验证算法的有效性和对噪声的鲁棒性。     

宽带数字阵列雷达孔径渡越和距离走动补偿技术

宽带数字阵列雷达波束控制灵活,分辨率高,是雷达的一个发展方向。但是宽带宽角扫描会引起孔径渡越效应,影响波束合成的质量。另外,分辨率的提高会导致脉冲间距离走动,严重影响脉间相参积累的效果。本文分析了孔径渡越的形成,提出针对线性调频信号的回波延时补偿方法。研究了Keystone方法进行距离走动校正。     

一种新的超声速弱目标长时间相参积累算法

由于超声速弱目标的高速、小雷达散射截面特性,常规雷达难以对其进行有效检测与跟踪。针对该问题,文中提出了一种新的超声速弱目标长时间相参积累检测与估计算法。首先,给出了超声速弱目标回波信号模型,并分析了距离走动特性,同时通过构造线性频率相位因子,补偿了距离走动的影响;然后,进行匹配滤波和相参积累,来提高目标的检测性能,同时完成目标的参数估计;最后,通过仿真实验分析了该算法的检测和参数估计性能。理论推导和仿真结果表明,该算法的信噪比积累增益为脉压比和相参积累脉冲数的乘积。     

基于距离分段的目标长时间积累方法研究

目标长时间积累是弱小目标检测的有效手段,但目标跨距离门走动使常规积累方法效果不佳。文中首先利用雷达系统的重复频率信息,给出基于最大探测速度的脉冲积累个数,实现脉冲分段和段内脉冲的相参积累;然后基于最小熵实现了距离包络对齐,完成脉冲组的非相参积累,该方法能有效解决目标能量长时间积累中的跨距离门问题。最后,利用仿真验证了该方法的有效性,具有一定的工程价值。     

基于距离走动校正的星载SAR成像算法

该文提出一种适合大距离徙动星载SAR的成像算法,该算法首先要对回波信号的距离走动进行校正,因而距离向和方位向的耦合度大大减小,成像质量得到提高。文中详细地推导出了该算法。然后对距离多普勒域的调频斜率的近似误差进行了分析,并与普通的斜视算法进行了比较。最后通过点目标成像仿真和实际数据成像仿真,验证了该算法的有效性。     

前视成像中Keystone变换残余距离走动的频域补偿

空载平台采用扫描模式进行前视成像时,平台运动会导致目标积累时间内出现距离走动和多普勒模糊。Keystone变换可以补偿前视扫描时间内目标的跨距离单元走动,但是在发生多普勒模糊的情况下,Keystone校正的模糊数补偿可能引入速度残差,导致目标定位误差。针对此,本文研究了空载平台前视成像的Keystone校正方法,提出一种在频域补偿Keystone变换残余距离走动的方法,即基于速度残差进行距离走动校正降低残余包络误差,实现目标的聚焦与准确定位。基于单脉冲前视成像的理论分析与仿真实验验证了所提出算法的有效性。     

一种基于RFT和分段处理的高速机动目标相参积累算法

高速机动目标会在短时间内跨越距离单元（Range Migration, RM）,并且由于目标机动性产生跨多普勒单元（Doppler Spread, DS）等问题。基于搜索的传统处理算法通过时间和计算量换取积累性能,不利于工程应用。本文提出一种通过分段处理方式对回波进行相参积累的算法。该算法在保证子片段内回波RM和DS问题可以忽略的前提下,将积累时间划分为若干个子片段。在该分段准则下通过Radon-Fourier Transform（RFT）对子片段进行处理。随后,根据各子片段RFT积累峰值位置分布特性和相位差异,设计一种子片段间的相参积累方案,实现多个子片段间峰值能量的相参积累。所提算法在子片段内可以忽略目标机动性的影响,避免了子片段内目标机动参数（加速度项）的搜索,可在积累性能和计算效率之间取得良好平衡。      

微弱目标积累检测的包络移动补偿方法

利用长时间信号积累来提高低信噪比对微弱运动目标检测的性能是一种有效方法.在积累过程中目标回波有可能越距离单元走动,因此包络时延补偿是实现信号积累的首要问题.本文利用相控阵雷达可提供的波束驻留方式,提出一种基于距离拉伸和时频分析的包络移动补偿方法.该方法利用距离拉伸将不同单元中的目标回波作为暂态信号,通过时频联合处理来进行运动补偿和匹配相参积累,适用于存在越多普勒分辨单元走动的情况.给出了检测器的实现框图并进行了性能分析.仿真结果及对实测数据的处理验证了该方法的有效性.     

基于Keystone变换的长时间相参积累研究

长时间相参积累是提高弱小目标检测的一种有效方法,但随着积累时间的增加,会产生目标跨距离单元走动的问题。文中在信号处理算法中引入Keystone变换来补偿距离走动带来的影响,可以在不需要先验速度信息的情况下,实现目标的长时间积累。仿真实验验证了Keystone变换实现距离走动补偿的有效性,并形成了一套较完整的雷达信号处理算法。     

一种Chirp雷达包络对齐新方法

长时间相参积累是提高Chirp雷达对微弱目标检测能力的主要方法之一。但是,目标的径向运动会引起目标回波在脉冲间发生包络走动从而影响积累性能。首先分析了Chirp雷达中包络走动对长时间相参积累性能的影响,然后提出了一种基于频域校正的Chirp雷达包络对齐新方法。分析了其原理、步骤并通过仿真表明该算法能大大地改善积累性能。最后在运算量上与目前几种包络对齐方法进行了对比,通过分析对比表明其运算量大大低于目前的几种积累方法。     

一种分段式峰值电流斜坡补偿电路

设计了一种应用于峰值电流型控制Buck DC-DC转换器的分段式斜坡电流补偿电路,以消除峰值电流控制模式下可能产生的次谐波振荡。该电路采样峰值电流,通过采样电阻将电流转换为电压输出。当开关脉冲控制的导通时间占空比D<35%时,斜坡补偿电压的斜率为零。当占空比D>35%时,斜坡补偿电压的斜率占空比变化。斜坡补偿电路不仅消除了D>50%时次谐波振荡引起的系统不稳定现象,还提高了电源芯片的带载能力。基于0.5 μm BCD工艺进行设计,仿真结果显示,该斜坡补偿电路具有良好的补偿能力和带载能力。应用该电路的DC-DC转换器的最高负载工作电流达到7 A。     

时域校正距离走动的CS成像算法

在许多应用场合,特别足弹载平台的大斜视角SAR成像,对算法的实时性和复杂性要求很高.本文提出一种改进的CS成像算法,该算法首先在时域校正距离走动以减少二维耦合量,然后采用CS算法校正距离徙动的其他部分.算法只需要经简单的相位相乘即可完成距离徙动校正的功能,且计算量适中.本文对该算法做了详细的推导和分析,并用仿真实验验证了大斜视角下算法的有效性.最后分析了不同斜视角下的SAR图像质量,结果表明较大斜视角下像点依然保持良好峰值旁瓣比和积分旁瓣比,但实际分辨率将下降.