天空双基地预警雷达长时间相参积累算法研究

天空双基地预警雷达体制中,信号传播距离远,回波信噪比低,且目标高速运动常导致回波越距离单元走动,从而影响目标检测性能。针对这一问题,将Keystone变换用于天空双基地预警雷达体制中,在建立空间几何模型的基础上,分析了回波越距离单元走动特性,应用Keystone变换校正距离单元走动,并进行解多普勒模糊处理和基于单元选大准则的数据处理。该方法可以用于多个不同距离和速度的目标距离走动校正和相参积累检测。仿真结果验证了该方法具有良好的多目标检测性能。     

一种天基预警雷达目标运动参数估计方法

天基预警雷达系统中,由于卫星平台和目标间存在高速径向运动,回波信号会产生距离徙动和多普勒走动,导致FFT相参积累增益降低,不利于微弱目标检测。为了提高检测性能,需要准确估计出目标的运动参数,并对回波信号进行运动补偿。首先建立了目标回波模型,分析了回波距离徙动和多普勒走动特性;其次利用Keystone变换校正回波距离徙动,并通过对多普勒模糊数的广义最大似然估计和MTD处理估计出目标的径向速度;然后对校正后的回波信号在方位向作延迟自相关处理,再利用FFT和Jacobson校正算法估计出目标的径向加速度;最后通过仿真实验验证了本文算法的有效性。     

多帧相参积累检测前跟踪方法

为了提高雷达对微弱目标的检测能力,提出了一种多帧相参积累的检测前跟踪(TBD)方法.通过对多帧时间内运动目标回波的分析,建立了相参积累的回波信号模型,其中目标回波出现距离单元走动和多普勒单元走动.利用目标回波的空-时相关性,采用速度匹配法和离散Chirp- Fourier变换(DCFT)联合估计目标径向速度、多普勒频率...     

提高雷达机动目标检测性能的二维频率域匹配方法

 增加目标信号的积累时间是提高雷达对微弱目标探测能力的主要方法.但是,对于高速运动目标,在长时间相参积累期间,目标回波信号容易产生距离徙动和多普勒走动,若不进行补偿,目标信号能量不能有效积累.传统基于keystone变换的方法仅适用于目标作匀速运动的情形,当目标作机动运动时,距离弯曲不能通过keystone变换进行校正.针对目标作匀加速运动,且高速目标存在多普勒模糊情况,本文提出一种二维匹配滤波新方法,该方法将脉冲压缩后的目标回波转换到距离-多普勒二维频率域,通过构造一补偿函数进行匹配滤波处理.该方法不需要知道目标运动速度参数,由目标径向速度引起的距离走动和径向加速度引起的距离弯曲均能得到很好的消除,另外,所提算法可以有效地利用快速傅里叶变换实现而无需进行插值操作,运算量小.仿真结果表明本文方法具有良好的高速机动目标积累检测性能.     

Keystone变换实现方法研究

在传统PD雷达里,当相干积累时间较长或信号带宽很大、目标运动速度很高时,回波会出现越距离单元走动,从而影响雷达探测目标的性能.Keystone变换是校正脉冲回波距离走动的常用方法.本文详细研究了Keystone变换的三种常用实现方法,对它们的运算量作了比较,指出Chirp-Z变换能较好地满足系统实时性的要求.仿真分析和...     

一种多载频MIMO雷达高速运动目标多维参数估计方法

 多载频MIMO雷达中,高速运动目标回波信号经通道分离后各通道的距离和多普勒频率均不在同一分辨单元,无法利用传统的超分辨算法对目标距离、角度等参数进行估计.本文根据目标回波特点提出一种基于级联Keystone变换的高速运动目标参数估计方法.该方法先在快时间维利用Keystone变换校正距离走动,再在慢时间维进行Keystone变换校正多普勒走动,最后用MUSIC算法进行距离、方位和俯仰等参数估计.仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性.     

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。     

基于线性拟合的包络走动补偿方法

在低信噪比情况下,信号长时间能量积累是检测目标的一种手段。对于长时间能量积累,系统往往面临3个问题,即距离走动、多普勒漂移、波束跨越。信号处理时,必须首先把所有目标回波包络都校正到同一距离单元上,然后利用动目标检测(MTD)或者联合时频变换等方法来完成回波能量积累和检测。通常Keystone变换是完成距离走动补偿的一种有效方法,但其计算量较大,实时性差。提出了一种基于线性拟合的距离走动补偿算法,利用曲线拟合的思想来完成包络走动补偿,仿真结果验证了该方法的有效性,同时表明其具有更好的实时处理性能。     

基于最大图像清晰度的泛探雷达目标距离-多普勒走动校正

泛探雷达长时间的相干积累会增加目标二维走动，导致目标在距离多普勒域散焦，回波信噪比降低。有效的目标二维走动校正才能更好地体现泛探雷达的凝视特性，提升雷达目标检测性能。文中利用Keystone变换进行距离维走动校正，并建立多普勒维走动和图像清晰度的数学关系式，基于最大图像清晰度准则进行多普勒维的走动校正。该方法解决了凝视探测下的二维走动，提高目标在多普勒维的高分辨，同时提升了微弱目标检测能力。     

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。     

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.     

基于多普勒扩展补偿的FDA-MIMO雷达运动目标检测

频控阵-多输入多输出(FDA-MIMO)雷达在检测运动目标时,由于发射阵元间的频率偏移与目标的速度耦合,因此在慢时间维出现严重的多普勒扩展,进一步造成各接收通道的信号能量无法相干累积,极大降低了系统的检测性能。针对此问题,该文提出一种基于多普勒扩展补偿的FDA-MIMO雷达运动目标检测算法。首先建立了FDA-MIMO雷达运动目标的回波模型,分析了频偏带来的多普勒扩展问题;然后在给出最大似然接收机模型的基础上,提出一种基于插值滤波的重采样算法来补偿FDA-MIMO雷达在检测运动目标时引起的多普勒扩展。仿真结果表明:该文所提算法在抑制多普勒扩展的同时,能够补偿子目标回波在距离维的跨单元走动,实现信号能量的相参累积。      

一种无源雷达高速机动目标检测新方法

针对无源雷达中高速机动目标在积累时间内出现距离和多普勒徙动,导致检测性能恶化的问题。该文建立了目标信号模型,提出一种基于Keystone变换结合傅里叶变换分段计算的高速机动目标检测方法,通过信号重叠分段划分快时间和慢时间,利用Keystone变换校正径向速度差的距离徙动,再对慢时间进行二次分段,并结合傅里叶变换的分段计算完成径向加速度差的距离和多普勒徙动校正,实现信号相参积累和目标检测。仿真和实测数据结果验证了该方法的有效性。     

基于IGRFT的机载双基地雷达高速目标信号相参积累方法

机载雷达观测高速机动目标,能够有效克服地物遮挡、地球曲率等不利因素干扰,具有探测范围广、灵敏度高、机动性强等诸多优势。但在实际飞行过程中,由于受到气流等外界因素的影响,机载雷达不可避免会受到运动误差的影响;同时,由于目标的高速机动性,观测时间内会发生跨距离走动与跨多普勒走动,导致传统的相参积累方法失效。为此,本文提出了一种基于改进广义拉东傅里叶变换（Improved Generalized Radon Fourier Transform,IGRFT）的机载双基地雷达运动误差补偿与信号相参积累处理方法,通过对等效运动参数和运动误差参数的联合搜索,可以同时补偿目标的距离/多普勒走动以及机载平台的运动误差,进而实现回波信号的能量相参叠加,提升回波信噪比。仿真结果表明,该方法能够显著提高存在运动误差下的目标积累检测性能。     

米波双基地雷达长时间相参积累算法

四代机目标具有隐身、高速、高机动等特点,传统雷达对其检测失效。针对这一问题,本文结合米波雷达和双基地雷达的优势,研究了米波双基地雷达的四代机目标检测特性。首先给出了米波双基地雷达目标回波信号模型,并对距离徙动和多普勒徙动特性进行了分析;在此基础上,提出了基于Keystone变换的米波双基地雷达长时间相参积累算法。该算法在距离频域-方位时域利用Keystone变换补偿距离徙动,并利用FFT实现长时间相参积累。最后,Monte Carlo仿真实验验证了所提算法的有效性。本文所提算法为四代机目标检测提供了新的技术途径。      

基于LTE 信号的浮空平台外辐射源雷达目标探测技术研究

外辐射源雷达常用的调频广播、全球移动通信系统(GSM)等窄带信号照射源都具有较低的距离分辨率及多普勒分辨率。针对这一问题,提出了一种以宽带LTE(长期演进系统)信号作为照射源的浮空平台外辐射源雷达体制。阐述了该种体制雷达的目标探测原理,分析了LTE 信号生成机理以及该信号的距离分辨率、速度分辨率、模糊函数及探测威力。计算机仿真表明,利用LTE 信号能够成功实现目标探测。     

基于SMLRT-GRT-SVD的机载雷达海面慢速小目标信号积累与杂波抑制方法

机载雷达对海面慢速小目标进行积累检测时面临两个主要问题:一是雷达与目标间的相对运动导致距离走动与多普勒扩散,造成目标积累性能下降;二是较强的海杂波能量影响聚焦与检测结果。为了解决上述问题,本文提出了一种基于分段改进位置旋转变换（Segment Modified Location Rotation Transform, SMLRT）、广义拉东变换（Generalized Radon Transform, GRT）以及奇异值分解（Singular Value Decomposition, SVD）的方法（即SMLRT-GRT-SVD）以快速实现信号积累与杂波抑制。首先,设计时间片段划分准则将回波信号均匀分段,分段时保证在每个时间片段中可以忽略由径向加速度造成的二阶距离走动和多普勒扩散;其次,通过SMLRT校正每个时间片段内由径向速度引起的一阶距离走动,并采用傅里叶变换（Fourier Transform, FT）实现每个时间片段内能量的相参积累;再次,利用GRT循迹所有时间片段的能量峰值位置并进行非相参积累;最后,利用SVD在慢时间域进行回波信号分解并剔除杂波对应奇异值,重构后即可实现杂波能量的抑制。本方法采用分段处理与SVD操作,能够快速实现目标能量的聚集并抑制海杂波能量。仿真与实测数据处理结果均表明了所提方法的有效性。      

基于改进Keystone变换的高速目标相参积累方法

Keystone变换常常用于校正运动目标在脉冲多普勒雷达相参积累时间内的距离走动,提高回波信号的信噪比。但是常规Keystone变换应用于高速目标会存在两方面问题,首先常规Keystone变换引入插值增加了运算负担,其次若存在多普勒模糊,常规Keystone变换实现方法会出现“半盲速点”效应。文中提出了基于尺度变换的Keystone变换方法,新方法可以明显减少运算量,减小了带宽对多普勒模糊的影响,抑制了“半盲速点”效应,提高了相参积累效果。     

无源多基雷达海面运动目标检测与定位方法

由于北斗卫星导航系统全球覆盖的特性,以其为辐射源构成无源雷达在海面监测方向具有应用潜力。本文针对多颗北斗卫星为辐射源所构成的无源多基雷达,提出了一种目标回波空时联合积累方法,可实现海面运动目标的检测与定位。首先,本文提出距离反转-方位伸缩变换（RRAST）,将各二维时域回波转换为一维方位信号,并将其多普勒质心置零;然后,利用去调频积分变换（DcIT）处理实现回波的长时间积累,并非相干叠加多源回波实现目标回波的空间积累,在多普勒调频率域实现海面运动目标的有效检测;最后,将多源回波均映射到目标运动参数域,根据峰值位置实现目标的定位与速度估计。仿真实验结果表明,本方法可在低信噪比条件下实现海面运动目标的检测与定位。      

高轨辐射源被动雷达空-时积累海面动目标检测技术

被动雷达作为一种特殊的双（多）基雷达体制,具有低成本、反隐身和抗干扰能力强等显著优势;与传统辐射源相比,地球同步轨道（geosynchronous earth orbit, GEO）卫星具有覆盖面积广、重访周期短、地面功率密度高等特性,将其作为辐射源构成高轨辐射源被动雷达,在广域持续隐蔽探测中具有显著优势。本文针对一发多收的高轨辐射源被动雷达系统,为解决多基目标回波的高精度融合问题,提出了一种基于空-时联合积累的高轨辐射源被动雷达海面运动目标检测技术。首先,利用Keystone变换和去调频傅里叶变换实现目标回波能量跨距离单元和跨多普勒单元现象的校正,并将各站目标回波能量积累到多普勒参数域;然后,根据目标角度、距离、多普勒参数与多基构型间的解析形式,建立各站目标回波域、多普勒参数域间各自映射关系,从而解决了多基间目标距离和多普勒参数的差异性问题,完成了多基间目标回波能量的对齐和积累,实现了高轨辐射源被动雷达动目标检测和定位。