利用频域增采样内插方法提高LFMCW雷达测距精度

本文提出了将线性调频连续波(LFMCW)雷达差拍信号离散频谱增采样内插以提高雷达测距精度的方法。仿真结果表明,这种方法可以有效降低FFT固有频域采样间隔带来的测距误差,能够在整个频域轴上更准确地反映多个不同距离目标的差拍信号频谱特性,克服Chirp-Z和Zoom-FFT等方法只能在频率轴上局部细化的局限性,其运算量比相同频域采样间隔的补零FFT频谱细化方法大大降低。     

LFMCW激光雷达测量方法

由于光电器件响应速率有限,在满足相同距离分辨率要求时,线性调频连续波（LFMCW）激光雷达需要较同体制微波雷达大得多的相对带宽,所以不能直接应用LFMCW微波雷达的距离与速度去耦合技术来提取目标距离和速度信息。针对LFMCW激光雷达中频信号的频谱特点,提出了利用均匀分段傅里叶变换的方法来解算目标的距离和速度信息。仿真实验表明,在中频信号信噪比较低的情况下,该方法具有较小的测距测速误差和较小的运算量,从而具有一定的实用性。     

基于直接相位差分的LFMCW雷达加速运动目标参数估计

针对LFMCW雷达中加速运动目标在跨距离单元走动情况下的参数估计问题,提出一种直接相位差分方法.该方法通过对二维差拍信号沿慢时间维进行直接相位差分,在消除了快、慢时间线性耦合项的同时实现了慢时间维相位的降阶处理.对差分后的信号进行二维FFT运算,根据其二维谱峰位置即可获得目标加速度的估计,同时还可以获取目标速度的粗略估计.根据估计值构造补偿函数分别对上、下调频差拍信号进行补偿,通过解耦合处理即可获得目标初始距离和初始速度的精确估计.详细分析了方法的性能,包括加速度分辨率、最大不模糊加速度以及信噪比改善因子,分析结果表明该方法较二次混频-DPT处理具有更低的信噪比门限.仿真结果验证了方法的有效性.     

超近程雷达高速目标运动补偿方法

针对超近程雷达的高速目标探测问题,提出了一种距离速度解耦合与运动补偿的新方法。通过采用单载频与线性调频连续波(CW+LFMCW)信号组合形式,由CW差拍信号测量目标的无模糊速度,再根据速度估计值对LFMCW差拍信号进行运动补偿得到目标的距离信息,实现了高速目标距离速度解耦合与运动补偿。仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种提高LFMCW体制雷达测距精度的方法

为了消除距离-速度耦合现象对LFMCW体制雷达测距模糊及精度的影响,雷达发射信号形式采用对称三角LFMCW信号,利用运动目标在上/下扫频段频谱的对称性仿真验证了单目标环境下去距离-速度耦合的有效性,提高了雷达的测距精度。针对多目标环境下对称三角LFMCW体制雷达上/下扫频段目标配对问题,提出了一种联合MTD通道检测结果与目标距离信息的方法进行上/下扫频段目标的准确配对,从而实现对多目标去距离-速度耦合。仿真结果证明了该方法的有效性。     

线性调频连续波雷达扫频功率起伏对其测距精度和距离分辨力的影响

实际的线性调频连续波(LFMCW)雷达的发射信号都有两个非理想的参数扫频非线性和功率起伏,它们将使LFMCW雷达的实际测距精度和距离分辨力下降。本文根据LFMCW雷达回波功率谱的特性,从应用的角度分析了扫频功率起伏与其测距精度和距离分辨力的关系,为LFMCW雷达振荡器的选择提供一个理论依据。     

提高LFMCW液位测量雷达精度的拟合法

线性调频连续波雷达在理论上具有很高的测距精度,然而实际系统通常是通过数字信号处理的方法,在其回波功率谱或者距离谱上获取距离信息的,因而受到采样与处理字长的限制,使得实际测距精度与其距离分辨率处于同一数量级,根据LFMCW液位测量雷达的距离谱,提出了一种曲线拟合方法,在计算量不多的情况下,可以大大提高实际测距精度。     

LFMCW雷达运动目标距离与速度超分辨估计

超分辨谱估计算法能得到比传统周期图法高得多的分辨率,针对LFMCW雷达动目标检测问题,本文提出一种基于状态矢量空间方法的LFMCW雷达距离与速度超分辨估计方法。文中介绍了状态矢量空间方法的基本原理并分析了三角LFMCW雷达上、下扫频段差频信号的特点,使用基于状态矢量空间方法估计差频信号频谱,同时给出了相应的运动目标距离与速度的估计算法。该算法解决了LFMCW雷达动目标去耦问题,与传统FFT方法相比提高了运动目标距离与速度的分辨率和估计精度。仿真结果证明了该算法的有效性。      

提高毫米波近程探测雷达距离跟踪精度新算法

该文针对毫米波近程探测雷达在短时间信号积累条件下对空间弱目标进行距离跟踪时,存在的测距精度低与抗干扰能力差的问题,提出了一种多重自相关重构算法。该算法通过将差拍数据进行不同方式排列后获取的自相关信息进行多重融合,之后再对重构出的自相关序列进行距离谱分析,进而获取距离信息。这样可在抑制干扰的同时,实现目标距离跟踪分辨率的二的指数次方倍的增加,并且它可在传统算法无法工作的低信噪比条件下,实现高精度测距。仿真实验验证了理论分析的结果和算法的有效性。     

脉冲压缩距离副瓣抑制研究

针对固态雷达脉冲压缩距离副瓣淹没弱小信号,进而影响目标显示与检测的问题,提出一种设计最小化ISL失配滤波器结合距离副瓣自适应抑制算法。在对脉冲压缩系数优化的情况下,利用脉冲压缩先验信息,识别脉压副瓣区域,降低强目标副瓣对周围目标的检测影响,并通过仿真试验验证了方法的可行性和有效性。     

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.     

采用Chirp-Z变换提高LFMCW雷达的测距离精度

１ＦＭＣＷ雷达在理论上具有很高的测距精度和距离分辨力，然而在实际系统中，由于其采用ＦＦＴ进行信号处理所固有的频域采样间隔，使得其测距精度与距高分辨力处于同一数量级。为此，本文在传统ＦＦＴ处理的基础上，采用Ｃｈｉｒｐ－Ｚ变换进一步对其回波中频距离谱的主瓣进行局部细化，从而在运算量增加不多的情况下，大大提高１ＦＭＣＷ雷达的测距精度，以满足高精度测距的实际需要。     

超视距雷达中窄带干扰抑制技术研究

超视距雷达中,发射信号带宽的选择受到密集的大功率干扰的限制,很难找到较宽的且未被污染的干净频带,导致了很低的距离分辨力和信干噪比,较为理想的方法是在一定的带宽要求下抑制干扰.考虑到直接用凹口滤波零陷干扰时,脉冲压缩后副瓣迅速抬高,目标信号淹没在干扰的旁瓣之中,本文提出了抑制旁瓣干扰的投影算法和时域自适应对消方法.理论分析和仿真结果表明:投影法计算量小,副瓣得到一定的降低,但需要设计子带滤波器组,且引入了暂态响应;而自适应对消方法虽然计算量稍大,但通过自适应调整权值可很好地抑制掉旁瓣干扰,脉压后副瓣电平大大降低,有效地提高了目标检测能力.     

Analysis of Random Step Frequency Radar and Comparison With Experiments

Linear stepped frequency radar is used in wide-band radar applications, such as airborne synthetic aperture radar (SAR), turntable inverse SAR, and ground penetration radar. The frequency is stepped linearly with a constant frequency change, and range cells are formed by fast Fourier transform processing. The covered bandwidth defines the range resolution, and the length of the frequency step restricts the nonambiguous range interval. A random choice of the transmitted frequencies suppresses the range ambiguity, improves covert detection, and reduces the signal interference between adjacent sensors. As a result of the random modulation, however, a noise component is added to the range/Doppler sidelobes. In this paper, relationships of random step frequency radar are compared with frequency-modulated continuous wave noise radar and the statistical characteristics of the ambiguity function and the sidelobe noise floor are analyzed. Algorithms are investigated, which reduce the sidelobes and the noise-floor contribution from strong dominating reflectors in the scene. Theoretical predictions are compared with Monte Carlo simulations and experimental data     

相控阵天气雷达脉压距离旁瓣抑制研究

针对所采用的脉冲压缩技术带来的距离旁瓣影响大气测量的问题,文中首先描述了脉冲压缩技术的特点和脉冲压缩技术的原理,使用MATLAB语言工具,仿真计算了线性调频、非线性调频和相位编码等波形脉冲压缩以后距离旁瓣的水平,并分析了这几种脉冲压缩波形对距离旁瓣抑制的效果,给出了适合相控阵天气雷达大气探测使用的波形.     

天线副瓣对雷达探测的影响研究

雷达天线均有副瓣,而且覆盖主瓣以外的所有区域。为了分析天线副瓣辐射对雷达探测的影响,建立了副瓣辐射、副瓣接收模型,给出了副瓣损耗因子、杂波增强因子与天线主瓣零点宽度、平均副瓣电平的关系公式。理论分析和计算表明,天线副瓣对雷达最大探测距离有一定的影响,对副瓣自卫距离有较大的影响,对杂波的影响很小。当天线副瓣较低时（平均副瓣电平优于-30 dB）,副瓣损耗因子对最大探测距离的影响可忽略不计;当天线副瓣较高时（平均副瓣电平-27～-20 dB）,副瓣损耗因子对最大探测距离的影响应予考虑。     

MIMO探地雷达随机步进频信号旁瓣抑制

针对MIMO探地雷达中随机步进频信号的距离旁瓣较高的问题,提出了一种基于快速二阶锥优化问题的旁瓣抑制方法。该方法首先通过建立随机步进频信号模型对回波信号进行预处理,然后基于回波信号的旁瓣特点将旁瓣抑制问题转化为以信号的峰值旁瓣构建目标函数,以主峰损失、峰值旁瓣和积分旁瓣联合约束的二阶锥优化问题,最后使用内点法求解二阶锥规划问题,以此得到最优的旁瓣滤波器系数。仿真和实测数据处理结果表明,设计的失配滤波器能够在较低主峰损耗的情况下,有效降低峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平,提高信号的主旁瓣比。该方法为MIMO探地雷达中的距离旁瓣问题提供了有效解决思路,有望在工程应用中提高探地雷达的性能。     

同时极化捷变频多载波调相雷达技术研究

利用多载波余码相位调制(MCPC)雷达信号实现同时极化探测,并通过频率捷变技术可提高MCPC雷达信号的距离分辨率。文中综合同时极化、频率捷变和MCPC雷达探测技术提出了同时极化频率捷变MCPC雷达系统结构,分析了工作原理,设计了同时极化频率捷变MCPC雷达探测波形,并对波形的信号峰值旁瓣比、信号间的独立性、距离分辨率和抗有源干扰能力做了分析和仿真说明。研究表明,同时极化频率捷变MCPC雷达信号能很好地实现同时极化探测,同时提高了原MCPC雷达信号距离分辨率,其抗有源干扰能力随着同时极化数和频率捷变脉冲数的增加而加强。     

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。     

一种车载毫米波FMCW MIMO雷达快速成像方法

针对车载毫米波FMCW MIMO雷达现有的常规波束形成算法的旁瓣效应造成的方位向分辨率低以及高分辨算法的工程实时性低的问题,提出了一种迭代自适应算法（IAA）高分辨成像的快速实现方法。该方法首先利用快速傅里叶变换（FFT）获取目标一维距离像,然后对每一距离单元利用FFT算子和Gohberg-Semencul（GS）因子分解计算迭代自适应算法（IAA）的数据协方差矩阵和其逆矩阵,利用快速Toeplitz矩阵向量乘法计算IAA迭代值,从整体上提升了IAA估计各角度散射系数的实时性。仿真和实验结果验证了该方法的可行性和有效性。