重频参差相参脉冲串频率估计算法

研究了重频参差相参脉冲串的频率估计算法。通过脉内相关积累,提高了新序列的信噪比。对新序列的相位差按参差重数抽样平均,减小了等效的相位噪声方差,利用重频参差比解相位模糊,扩大了频偏允许范围,降低了算法的信噪比门限。分析了本算法实现相参频率估计的条件,推导了相应信噪比门限的解析表达式,指出了信噪比门限与信号样本总数、参差重数、参差比之间的关系。仿真结果表明:上述结论是正确的,在满足信噪比门限条件下,频率估计的精度接近相参脉冲串频率估计的克拉美-罗限(CRLB)。     

相位编码脉冲串的相参性识别算法研究

本文提出了一种相位编码脉冲串的相参性识别算法,通过检测脉冲相位的线性度判别序列的相参性。该算法通过M次方运算将相位编码信号变换成正弦波信号,再通过相参积累,有效地提高了信号的信噪比。文中讨论了算法的信噪比门限,并通过仿真实验加以验证。仿真实验表明,本方法可以在一定信噪比条件下实现对相位编码脉冲串相参性的识别。本文算法有助于实现对脉冲多普勒雷达的识别和告警,对研制数字射频存储器也具有重要意义。     

基于相参处理的宽脉冲信号参数估计快速算法

提出了一种宽脉冲信号参数估计快速算法,利用抽取的方法来降低宽脉冲信号参数估计的计算量。首先,对宽脉冲正弦波信号进行抽取构造相参脉冲串,利用相参脉冲频率估计算法进行频率估计。其次,对于宽脉冲线性调频信号,对其做延时相关之后即可转化为宽脉冲正弦波信号,然后在上述抽取和相参处理方法的基础上即可得到宽脉冲线性调频信号参数估计值。性能分析和仿真结果表明,该算法在保证一定的参数估计精度前提下,大大降低了算法的计算量,有利于宽脉冲信号参数估计的实时处理。     

相参脉冲信号识别方法和性能分析

提出了一种相参脉冲信号识别算法,通过检测脉冲相位的线性度判别序列的相参性.该算法通过相参积累,有效地提高了信号的信噪比.文中讨论了门限的选取对算法性能的影响,给出了相应的数学推导,并通过仿真实验对推导结果加以验证.同时还讨论了算法的信噪比门限.仿真实验表明,本方法可以在较低信噪比情况下实现对脉冲信号相参性的识别.本文算法有助于实现对脉冲多普勒雷达的识别和告警,对研制数字射频存储器也具有重要意义.     

基于多普勒频率变化率的单站无源测距方法

实现单站无源测距是新型单站无源定位系统的关键,由于定位要求距离远,隐蔽性强,并保证生存能力,通常采用质点运动学原理的测距方法。针对脉冲多普勒雷达的回波特性,为提高目标定位跟踪的精度,提出一种多普勒频率变化率的改进测距方法,用多脉冲相干积累算法提取多普勒频率变化率,辅以角度进行测距定位,并引入修正的协方差扩展卡尔曼滤波进行定位跟踪,从而减小多普勒频率变化率的估计误差。在Monte-Carlo上仿真结果表明,方法是有效和可行的,不仅能提高信噪比和跟踪收敛速度,而且在多普勒频率变化率的估计和定位跟踪上都能达到较高的精度,优于原有单站无源测距方法,有一定的工程应用前景。     

基于MF-FRFT伪码捕获算法研究

针对高动态环境下接收机的接收信号含有较大多普勒频率及其变化率,传统捕获方法无法对多普勒频率变化率进行有效补偿等问题,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的捕获方法。所提算法尝试采用匹配滤波器与分数阶傅里叶变换相结合的方法,利用在高动态环境下载波多普勒呈现近似线性调频信号的特点,寻找变换后峰值所在位置即可对多普勒频率和频率变化率进行有效估计,无需进行频域搜索,大大节省了捕获时间。理论分析和仿真验证表明,本文提出的基于分段分数阶傅里叶变换捕获方法,解决了传统方法在高动态环境下难以对信号多普勒变化率进行有效补偿的问题,尤其在低信噪比情况下,更好地提高了接收机捕获概率、缩短了捕获时间。     

基于部分相关的LFM脉冲全参数估计

针对线性调频（LFM）脉冲信号的侦察问题,提出了调频率、中心频率、信号到达时间、脉宽全套参数集的估计方法。首先,使用分数阶傅里叶变换（FrFT）对信号的调频率与时频关系进行估计;紧接着选取部分相关脉冲对信号进行积累,利用自相关处理完成中心频率、信号到达时间、脉宽参数的估计;然后推导了估计参数的克拉美劳下界（CRLB）,分析了信噪比对估计误差的影响;最后分析了部分积累脉宽对估计误差的影响,给出了积累脉宽的选择范围。仿真分析表明,调频率估计误差几乎达到CRLB,在信噪比0 dB、基带与调制参数均未知的条件下,中心频率估计均方根误差约为10^-1MHz数量级,信号到达时间和脉宽估计均方根误差约在10^-1 μs数量级。参数估计误差受到相关脉冲宽度的影响,随着相关脉冲宽度的增加,估计误差呈现先减小后增大的趋势。所提方法特别适用于脉压、合成孔径等新体制雷达的侦察。     

无源相干脉冲雷达时间同步误差影响分析

在无源相干脉冲雷达系统中,由于直达波信号的起伏,难以实现对其脉冲重复频率实时且精确地估计,导致脉冲重复频率与采样时钟之间总是存在时间同步误差,很难满足脉冲间相参采样的条件.文中首先通过对无源相干脉冲雷达系统的中频采样过程进行建模,推导了脉冲间相对采样时刻的变化周期与时间同步误差的关系,然后定义了归一化干扰功率来分析时间同步误差对无源相干脉冲雷达系统相参处理输出的影响.在此基础上,推导了脉冲间相对采样时刻的差服从均匀分布和Gauss分布时的归一化干扰功率,并给出了相应的仿真结果.同时,推导了存在时间同步误差时Doppler频率估计的理论误差,并给出了相对采样时刻变化周期不同时Doppler频率估计的仿真实例,验证了理论分析的正确性.     

雷达信号全脉冲数据分析的极值序列分析方法(一)

针对脉冲雷达提出了一种新的雷达信号全脉冲数据分析算法——极值序列分析法。该算法能够分析雷达信号的脉冲脉幅、脉宽、到达时间、信噪比、载频、脉冲包络特征参数和脉内调制特征参数。该算法具有参数测量精度高、识别调制类型准确率高、算法速度快和存储空间小的优点。     

一种自相关矩阵改进的Pisarenko算法

Pisarenko算法是通过N个采样数据估计一个平稳随机信号参数的算法.改进的Pisarenko算法在噪声环境下可以精确估计信号频率.该算法通过一个时域累积量等式选择适当的数量关系得到新的自相关矩阵,最后利用最小二乘法求解得到频率的估计值.该算法把频域中提取的信号转换到时域中求解,从而避免了经典Pisarenko算法由于对自相关矩阵进行降维,使用样本自相关函数少,影响最后频率估计精度的缺点.仿真实验结果表明,所提的算法能够有效提高频率估计值的精度,频率估计性能稳定.     

基于数据抽取的相参脉冲串载频精确估计方法

利用相参脉冲串信号的相位相干特性,提出一种利用FFT和数据抽取技术的精确测量载频的新方法。该方法利用数毫秒信号,达到了亚kHz量级的频率估计精度和数十Hz量级的频率分辨能力。仿真试验验证了该方法的频率精确测量能力和频率高分辨能力。     

Range,radial velocity,and acceleration MLE using frequency modulation coded LFM pulse train

Linearly frequency modulation (LFM) pulse train and linearly stepped frequency (LSF) pulse train are mostly used in radar systems. However, the estimation performance of target motion parameters may be affected by the high recurrent lobe levels and the range–Doppler coupling phenomenon appearing in ambiguity function (AF). In multi-target scenarios, the estimation performance becomes even worse. The Costas frequency-modulation coded (CFMC) LFM pulse train has an ideal thumbtack-shaped AF, thus it can provide motion parameter estimation with high precision. However, the estimation of target motion parameter for the coherent CFMC LFM pulse train has not been investigated in depth. In this paper, we first analyze the properties of the AF of the CFMC LFM pulse train. Based on its convexity and narrow mainlobe width, a fast method to implement the maximum likelihood estimator (MLE) is proposed to estimate the motion parameters. To reduce the computation complexity, the Chirp-Z Transform (CZT) is introduced. Then, the Cramer–Rao lower bounds (CRLBs) on range, velocity and acceleration for frequency-modulation coded (FMC) pulse train are derived. It is shown that the CRLBs are relevant to the frequency coding patterns. Finally, Monte Carlo simulations are performed to verify the performance of the MLE. The results show that the performance of our proposed method can achieve the CRLBs when the signal-noise ratio (SNR) is higher than the threshold SNR.     

Coherent integration loss due to pulses loss and phase modulation in passive bistatic radar

The purpose of this paper is to analyze the amplitude and phase modulation effect incurred by the rotating transmit antenna in passive bistatic radar, which result in pulses loss and phase reversals within the direct-path pulse train. The processing loss mechanisms of signal to noise ratio (SNR) and offsets in target Doppler measurements caused by the pulses loss and phase reversals are described. The expressions of the peak output of cross-ambiguity function are derived to evaluate SNR loss in the presence of pulses loss or/and phase reversals. Simulation results show that the maximum SNR loss is about 3.5 dB, and the SNR loss curves for various Doppler frequencies and different number of lost pulses are conformed to the theoretical analysis. The SNR loss gets progressively worse with increasing target Doppler frequency. The frequency estimation error increases with target Doppler frequency and lost pulse number, up to a worst case of about 0.75 of a Doppler cell.     

基于车载信息的多普勒频移估计方法研究

列车高速移动带来的多普勒频移问题增大了无线通信系统的误码率。经典Fitz估计算法已经无法适应高速环境下频偏大且变化速率大的特点。提出基于车载信息的多普勒频移估计方法,首先推导列车在不同行驶条件下的多普勒频偏公式,然后获取实时车载信息估计出多普勒频偏,最后结合改进Fitz估计算法进行第二次精确估计。通过构建无线信道传输误码率的仿真模型,利用matlab的simulink工具箱对列车行驶过程中误码率进行仿真。结果表明联合估计算法可以精确、实时估计列车高速移动带来的多普勒频偏,并且间接地增大了改进Fitz算法频偏估计范围。     

单基地MIMO雷达中相干目标的波达角和多普勒频率快速联合估计算法

针对单基地MIMO中相干目标的波达角（Direction-of-arrival,DOA）和多普勒频率联合估计问题,提出了一种降维-前向平滑-传播算子算法（Reduced dimension-forward spatial smoothing-propagator method,RD-FSS-PM）。该算法首先通过对接收信号进行降维变换以降低复杂度,继而利用前向平滑技术（Forward spatial smoothing,FSS）实现解相干,最后通过传播算子算法（Propagator method,PM）实现了对相干目标的波达角和多普勒频率联合估计,且无需额外配对。与传统的FSS-PM算法相比,所提算法波达角估计性能提升,多普勒频率估计性能接近而复杂度大大降低。本文同时分析了算法的理论均方误差（Mean squared error,MSE）和单基地MIMO雷达中波达角和多普勒频率联合估计问题的克拉美罗界（Cramer-Rao bound,CRB）。最后提供了详尽的仿真实验以验证算法的性能。     

A low complexity coherent integration method for maneuvering target detection

This paper considers the coherent integration problem for detecting a maneuvering target with complex motions, where the velocity, acceleration and jerk result in respectively the range migration (RM), linear Doppler frequency migration (LDFM) and quadratic Doppler frequency migration (QDFM) within the coherent pulse interval. A new coherent integration algorithm based on keystone transform (KT) and generalized dechirp process (GDP), i.e., KTGDP, is proposed. In this method, KT and fold factor searching are first employed to correct the RM, and then GDP is applied to estimate the target's radial acceleration and jerk. With the estimated motion parameters, LDFM and QDFM can be compensated and the coherent integration can be achieved via Fourier transform. In addition, at the cost of some performance loss, a fast coherent integration method combing KT and cubic phase function (CPF), i.e., KTCPF, is also introduced to further reduce the computational complexity. Compared with the generalized Radon–Fourier transform (GRFT) method, the proposed algorithms can avoid the blind speed side lobe (BSSL) effect and have much lower computational burden. Finally, we evaluate the performance via some numerical simulations.     

时频域联合校正的PN码相干捕获算法

受多普勒频偏和本地时钟漂移的影响,接收信号中存在频偏且码字不同步。针对该问题,提出一种时频域联合校正的PN码相干捕获算法。从接收信号的循环平稳特性出发,进行载波频率和码字同步的联合校正,使校正后的信号与本地PN信号具有近似相干性。基于设计的相关特征函数,实现较长相关长度下的相干检测,完成PN码捕获。仿真结果表明,该算法在低信噪比、大频偏条件下,具有较高的检测概率。