基于速度搜索的频率编码雷达动目标检测方法

频率编码脉冲信号是一种常用的LPI雷达信号,相较于传统PD雷达,频率编码脉冲信号在一个CPI内由一连串载频随编码序列随机跳变的窄脉冲组成,具有很大的合成带宽,大大降低了信号功率谱密度,使得带宽一定的截获接收机难以截获。同时,由于发射脉冲载频跳变,对于相同动目标不同脉冲回波叠加了不同的多普勒频移,传统PD雷达的动目标处理方法无法实现多普勒聚焦。提出一种基于速度搜索的频率编码脉冲多普勒雷达动目标检测方法,并从理论分析了算法性能,最后通过计算机仿真对算法性能进行了验证。     

径向速度对频率步进雷达目标距离像影响分析

脉间频率步进波形是一种高距离分辨率信号形式,它通过子脉冲载频的步进变化来获得大的有效带宽,显著降低了系统的瞬时带宽和对接收机硬件的要求。但该信号对目标径向速度非常敏感,雷达与目标间的径向运动将造成距离像峰值的移动、衰减和发散。该文深入分析了目标径向速度对频率步进雷达一维合成距离像的影响,推导出不同距离取样分辨率条件下的距离像偏移因子和发散因子表达式。通过对复数距离像相位的分析,证明了采用补零法来增加逆傅里叶交换点数只能提高距离取样分辨率,而不会影响雷达的距离分辨率。     

多子带频域超宽带合成雷达半实物仿真

宽带合成技术是实现距离向高分辨的一种有效手段,目前频域宽带合成方法拓展至超宽带合成,合成带宽受限,合成信号质量随子带数增加而恶化。针对这些问题,提出了一种适用于频率步进线性调频信号的多子带频域超宽带合成方法,采用预失真、子带间高精延时对齐、相位自适应调整等技术对影响信号合成质量的系统失真、延时误差、子带拼接处相位跳变改进,并搭建步进频雷达半实物仿真系统以验证所提方法的有效性及合成信号性能。实验结果表明,43个28 MHz带宽的子脉冲合成的超分辨距离向信号,带宽为1.035 7 GHz,时间分辨率高达0.872 0 ns,具有良好的点目标分辨性能,未来可应用于二维合成孔径雷达超分辨成像。     

多脉冲串步进频率信号相位斜率测速技术

研究了基于步进频率波形的相推测速技术,建立了空间目标宽带步进频率雷达回波信号仿真模型,提出了多脉冲串步进频率信号相位斜率运动参数估计方法,考虑了目标本身的电磁散射特性和微动对算法估计性能的影响。在低信噪比情况下,结合恒虚警率检测与形态学滤波技术能够对噪声进行有效抑制,提高了算法的鲁棒性和测速精度。     

HPRF脉冲多普勒频率步进雷达信号处理与参数设计

频率步进雷达是一种距离高分辨雷达,传统的处理方法是采用频时转换(IDFT)获得目标的一维距离像,实际上其处理也可以采用时频转换(DFT)的方式进行,这时也可把频率步进雷达看作是一种载频跳变的脉冲多普勒(PD)雷达.采用这种分析方法的优点是,在高重复频率(HPRF)的情况下,可以通过雷达系统的参数设计和信号处理,同时获得不模糊的测速性能和距离高分辨性能,并解决HPRF PD雷达的距离模糊问题.本论文在分析频率步进雷达时频转换(DFT)处理的基础上,给出了HPRF PD频率步进雷达系统参数设计准则及频时耦合的解决方法,以及距离模糊问题的解决方案.理论分析和仿真结果证明,这种雷达体制可以同时获得不模糊测速和距离高分辨性能.     

基于变PRT步进频信号对运动目标同时测距和测速的方法研究

摘要:高分辨雷达信号及其相应的信号处理方法的研究,对于多目标分辨以及目标高分辨成像与识别都有着重要意义,步进频率雷达信号作为一种重要的高分辨雷达信号,已经得到了广泛的应用。本文介绍了一种变脉冲重复周期（PRT）步进频信号,同时分析了该信号具有消除回波信号中由目标运动带来的二次相位项的特点,并通过发射正负跳频的两帧变脉冲重复周期（PRT）步进频信号,提出了一种对运动目标同时进行测距和测速的方法。对于步进频信号在多目标环境下的应用,针对现有方法的不足,研究了一种利用变脉冲重复周期（PRT）的步进频信号,对各目标的距离和速度同时测量的方法。通过对在两帧信号得到的两幅距离像中各目标的位置关系发生变化和不发生变化的两种情况的分析,给出了本文提出的方法的适用条件。通过恰当的选择步进频信号参数,可以通过本文提出的方法同时测出各目标的距离和速度信息。最后通过计算机仿真结果表明,本文提出的方法正确,并且有效可行。      

一种联合调制信号的研究

研究了一种脉内相位编码、脉间频率步进的联合调制信号,讨论了它的波形和模糊函数。仿真结果表明,这种雷达信号在系统有效工作带宽一定的情况下可以减少脉冲串数目,提高目标数据率及降低多普勒灵敏度。     

频率步进信号的合成孔径雷达处理

合成孔径雷达借助综合孔径原理来提高方位分辨率,而距离分辨率的提高则需借助于脉冲压缩技术.频率步进波形是通过发射载频步进变化的子脉冲串来合成大带宽信号,从而获得高距离分辨率.若将频率步进波形应用于合成孔径雷达,则可获得距离和方位的二维高分辨率.本文首先分析了径向速度对频率步进雷达一维距离像的影响,然后建立频率步进信号照射下的合成孔径雷达回波模型,提出频率步进波形设计原则,给出频率步进合成孔径雷达的成像步骤.     

基于NDFT的步进频率雷达信号处理

步进频率脉冲信号可以在发射较小瞬时带宽信号情况下，通过脉冲压缩而合成分辨率较高的距离像，因而在高分辨雷达系统中得到广泛的应用。但是，直接采用DFT方法合成距离像．其分辨性能并不理想。利用Chirp-z方法也存在一些缺点。本文提出了利用非均匀傅里叶变换(Nonuniform Discrete Fourier Transform，NDFT)方法来处理频率步进信号以改善雷达的分辨性能，解决了直接利用DFT方法和Chirp-z方法合成目标距离像时所存在的问题。文中给出了NDFT的定义及在重点观测区域内的采样方法，进行了针对多种情况的仿真实验。仿真结果显示，利用NDFT进行处理可以明显改善步进频率雷达的距离分辨性能。     

LFMCW雷达运动目标高精度检测方法

LFMCW雷达检测运动目标，可以采用对称三角LFMCW信号，通过频域配对实现动目标距离、速度的去耦合。但是在实现时，如果只采用传统的FFT作为核心算法就会引起较大的测距、测速误差。本文采用FFT-CZT两级处理方法，从而在运算量增加不多的情况下，显著提高LFMCW雷达的动目标测距、测速精度。仿真结果表明，本方法适用于各种带宽的LFMCW雷达，具有通用性。     

波形熵法在毫米波Costas跳频雷达运动补偿中的应用

Costas跳频信号是一种距离高分辨率的雷达信号，运动补偿是其实现距离高分辨率的核心技术．本文采用波形熵法对这种信号的运动补偿进行了研究，并对波形熵的定义进行了优化．仿真结果表明该方法可行，且对正交解调误差不敏感，有一定的抗噪性．     

采用频率步进信号的多目标三维空间定位算法

频率步进信号是发射载频步进变化的子脉冲串合成的大带宽信号,具有较高的距离分辨率,阵列天线是借助阵列信号处理的空间谱估计提高方位分辨率。提出了一种利用频率步进信号和十字接收阵列对多目标进行三维空间定位的新方法。该方法充分利用了频率步进信号的特点,通过空时域MUSIC算法和自适应波束形算法对多目标的方位和距离二维参数进行估计,最后应用简单的关联算法,实现多目标三维坐标的估计。该方法仅需要一维谱峰搜索,计算量适中,能实现目标的方位和距离估计结果的自动配对,且有较高的分辨率。计算机仿真试验结果证实该方法的有效性。     

运用Super-SVA方法处理频谱不连续调频步进信号

调频步进信号是高分辨率雷达中经常采用的一种信号形式。它是线性调频信号和频率步进信号的结合,兼有两者的优点。在实际雷达系统设计中,如果频率步进值能够大于子脉冲带宽,对于以更少的子脉冲数来获得更大的带宽,从而降低目标运动对合成信号质量的影响是非常有帮助的。但此时会出现很高的栅瓣,并导致假目标的出现或者掩盖小的目标。该文利用Super-SVA超分辨方法拓展各子脉冲的频谱从而使合成频谱连续起来,解决了此情况下的栅瓣问题。再利用Super-SVA方法对合成的1维距离像进行处理,则能进一步降低旁瓣。文中给出了计算仿真结果验证了算法的有效性。     

正负步进频率编码信号及其处理

本文讨论了步进频率编码信号的模糊函数,提出了一种正负步进频率编码信号及其处理方法。该信号克服了常规步进频率编码信号存在距离一速度耦合的缺点,具有较高的目标距离－速度联合分辨力和较强的杂波抑制能力,并且采用相应的信号处理方法可同时完成对目标速度的精确测量。     

基于OFDM的MIMO-SAR抗多径波形设计

针对雷达多径干扰问题,提出一种基于正交频分复用（OFDM）的多发多收合成孔径雷达（MIMO-SAR）抗多径波形设计方法。该方法基于频率分集原理,设计循环移位OFDM-LFM波形提升OFDM波形有效带宽,并针对该波形设计MIMO平台收发模型,结合多通道正交波形空时编码（STC）方案实现多通道接收信号分离,该波形设计方案对SAR多径干扰抑制有效。该方法可以解决多径干扰导致的目标分辨率低及虚假目标问题,在机载SAR高分辨率成像、车载SAR城市探测与智能驾驶等方面具备广阔应用前景。     

OFDM MIMO radar waveform design for targets identification

In order to obtain better target identification performance, an efficient waveform design method with high range resolution and low sidelobe level for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) multiple-input multiple-output (MIMO) radar is proposed in this paper. First, the wideband CP-based OFDM signal is transmitted on each antenna to guarantee large bandwidth and high range resolution. Next, a complex orthogonal design (COD) is utilized to achieve code domain orthogonality among antennas, so that the spatial diversity can be obtained in MIMO radar, and only the range sidelobe on the first antenna needs suppressing. Furthermore, sidelobe suppression is expressed as an optimization problem. The integrated sidelobe level (ISL) is adopted to construct the objective function, which is solved using the Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS) algorithm. The numerical results demonstrate the superiority in performance (high resolution, strict orthogonality, and low sidelobe level) of the proposed method compared to existing algorithms.     

状态空间法在超宽带雷达动目标速度及距离像估计中的应用

该文通过状态空间(State-Space, SS)法高分辨估计超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)雷达运动目标径向速度及其距离像。首先,结合具有伸缩的UWB雷达回波模型获得散射体频域冲激响应,以构建SS所需的Hankel矩阵。其次,利用SS估计UWB雷达高速运动目标径向速度及距离像。进一步,分别推导了上述估计参数的克拉美-罗下界(Cramr-Rao Lower Bound, CRLB)。SS法不但能获得目标高分辨距离像,而且较好地规避了多普勒随信号带宽内频率变化,即多普勒色散对径向速度估计的影响。该方法亦具有良好的噪声抑制能力。此外,其只需目标频域冲激响应,并未涉及具体发射波形,因此未受发射信号形式的限制,这不同于利用小波变换估计相关参数的方法。仿真实验验证了该方法的可行及有效性。