基于CWT的常规雷达编队目标架次自动识别

基于多普勒效应的编队目标架次识别的关键，在于要有噪声抑制和频率分辨能力良好的特征提取算法。文中把在乘性和加性高斯噪声背景中具有优良的提取调频信号分量能力的Choi-Williams三谱（CWT）引入编队目标架次识别特征提取，构建了基于CWT三谱的距离-时间-多普勒投影像形态特征的架次自动识别方法。对实测编队目标回波CWT像形态特征的架次识别实验说明，该特征提取算法具有良好的噪声抑制能力和频率分辨率；信噪比为-5dB的条件下对二架和四架编队目标的正确识别率不低于97％。     

一种基于循环自相关分析的雷达编队目标架次估计

在研究编队目标回波多普勒频率变化的基础上,提出一种基于循环自相关分析的编队目标架次估计新方法.该方法利用编队目标回波可近似看作多个频率相近、幅度恒定、调频系数相等的LFM信号叠加的特点,采用循环自相关估计回波信号的调频系数,再利用分数阶傅立叶变换对编队目标架次进行估计.该方法计算简单,易于工程实现,相对Fourier变换和WVD具有较高的分辨能力.实测数据实验表明了方法的有效性,实现了较短数据长度下的雷达编队目标架次的有效估计.     

时频分布与雷达信号的多目标分辨

编队飞行的目标,由于它们之间的间距很小。利用目标回波多普勒频率的差别有可能分辨目标。本文介绍了时频分布的基本概念。用线性调频(LFM)信号模型来表示多普勒回波信号的变化．采用时频分布的方法来分辨编队目标。并举用常见的Wigner-Vill分布(WVD)、Choi—Williams分布、Wigner-Hough变换对窄带多目标雷达信号数据进行了分析比较。     

基于平滑的Wigner-Hough变换的编队目标架次检测

针对常规低分辨雷达无法直接在距离和方位上分辨同一批次中目标的缺陷,在分析了编队目标雷达回波信号的时频特征基础上,提出一种基于平滑的Wigner-Hough变换的编队目标架次检测方案。该方案不仅能精确检测目标架数,而且有很强的抗噪声和抗干扰能力。仿真实验验汪了该方案的有效性,适应于中远程警戒雷达。     

一种基于距离-多普勒二维联合的群目标分辨方法

编队飞机由于间距很小,常规低分辨雷达无法直接从距离和方位上分辨架次.本文提出一种基于距离—多普勒二维联合处理的群目标分辨方法.发射线性调频脉冲信号,将观测时间内的若干次回波在距离维和多普勒维分别转换为单频信号的叠加,再联合距离－多普勒二维信息估计协方差矩阵,用超分辨信源数估计算法——新的改进盖氏圆盘法分辨目标架次.这种方法可以直接地给出判决结果,适用于各种飞行状态、低信噪比环境或波束驻留时间较短的情况,而且和重频参差工作模式相兼容,尤其适合中、高重频工作方式.     

一种适用于编队目标的ISAR成像处理实现方法

在对编队目标的ISAR成像中,由于目标之间的间距很小,各目标回波常常在距离域和多普勒域都有重叠,难以进行多目标回波分离和分别成像.本文提出一种适用于编队目标的ISAR成像实现方法.对多目标回波统一进行径向加速度补偿和Keystone变换,完成多目标的距离对齐.在横向作多普勒分辨时,考虑各目标散射点子回波可近似为线性调频信号,引入修正离散Chirp-Fourier变换,并结合CLEAN技术,同时得到多目标的距离-多普勒像.仿真实验结果证明了该方法的有效性.     

加权重排算法在多目标雷达信号分辨中的应用

该文应用一种加权重排算法,对多目标雷达信号的分辨进行了研究。此加权重排算法简单且容易实现,重排后的时频分布虽然失去了双线性,但保持了其它良好性质,特别是换回了对Chirp信号和冲击信号的准确定位。针对编队多目标雷达信号的线性调频特点,应用加权重排算法在权衡能量聚集性和消除重排振荡的同时,实现了对编队多目标雷达信号较佳分辨。     

基于Radon-WVD变换的编队目标架次识别

针对常规低分辨雷达,研究了编队目标回波的多普勒频率变化特征,提出了采用Radon-WVD法,在时频域对编队目标的整体特性(调频率)进行快速准确的估计。该方法的估计结果不但不受WVD交叉项的影响,而且由于Radon变换的积累特性使得Radon-WVD变换法相对WVD有更好的抗噪声性能。仿真实验验证了该方法的有效性,成功地实现了多架编队飞机架次识别。     

编队目标架次的识别

分析了编队目标间距引起的目标间多普勒频率的差别以及多普勒频率的变化规律,利用Morlet小波变换,对编队目标回波进行时—频分析,从回波信号的三维时频坐标下的等高线上识别目标架次。通过实验结果可以看出,此方法是可行、有效的。     

短时分数阶傅里叶变换对调频信号的时频分辨能力

调频信号的检测和参数估计一直是信号处理领域的研究热点之一。为深入挖掘短时分数阶傅里叶变换对调频信号的时频分析优势,从短时分数阶傅里叶变换的定义出发,推导了其时频分辨能力与信号参数的关系,并与短时傅里叶变换进行了对比分析。结论表明,短时傅里叶变换时频分辨能力与信号频率变化率有关,而短时分数阶傅里叶变换几乎不受调频率变化率影响。最后,通过对比仿真实验证明,对于频率变化率较小的信号,两者时频分辨效果差别不明显,对于频率变化率较大的信号,短时分数阶傅里叶变换的时频分辨效果更好。     

Motion compensation of non-linear stepped-frequency pulse train by least step error

Traditional stepped-frequency chirp pulse train suffers from high sidelobes and difficulty in compensating Doppler effect caused by target motion. This paper investigates a class of non-linear stepped-frequency chirp pulse train with low sidelobes and capability of clutter cancelation and motion compensation. An easy realizable least step error algorithm is developed to estimate the target’s radial velocity, which avoids multiple bursts required by other methods. The high signal-to-noise ratio as a result of sub-pulse compression assures the accuracy of estimation. The Cramer–Rao bound for lower limit on velocity estimation of the pulse train is derived to demonstrate its performance.     

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。     

一种改进的FMCW雷达线性调频序列波形

采用线性调频序列波形（chirp sequence waveform）的调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）雷达在汽车防撞探测等领域得到了广泛应用.针对该体制雷达的多目标解多普勒模糊问题,本文对线性调频序列波形进行了改进,在所有偶数序号扫频周期前插入了延时.改进后的波形可分解为两个扫频重复频率相同的传统调频序列,一个由奇数序号的扫频周期构成,另一个由偶数序号的扫频周期构成.波形中的延时会使两个序列对应的差频信号组之间产生相位差,利用此相位差信息可以解多普勒模糊.仿真结果验证了改进波形及其信号处理方法的多目标环境适应性和抗噪性.     

一种改进的ISAR图像方位向定标方法

确定逆合成孔径雷达（ISAR）图像的方位向像素尺寸,即方位向定标,是正确获得目标外形和尺寸等特征信息的前提。ISAR图像的方位向像素取决于雷达波长和目标相对于雷达视线在相干积累时间内的转角,前者是已知的,但后者在对非合作目标成像方式下难以确定。在研究已有定标算法的基础上,提出了一种改进的ISAR图像方位向定标方法,即首先用最大对比度（IC）和质量评估（QE）准则筛选出多个质量最好的包含特显点的距离单元,然后提取这些单元内特显点的回波信号并估计各特显点的调频率,最后由特显点的距离坐标和调频率获取目标的转动角速度,从而实现ISAR图像的方位向定标。仿真和实测数据的处理结果表明,该算法的定标效果明显优于已有算法。     

Chirp强度调制与近红外激光合成孔径雷达距离向处理

合成孔径激光雷达是利用同一孔径(望远镜)与目标作相对运动并采用信号处理方法来模拟孔径阵列,获得高方位(横向)分辨率的相干成像雷达.采用窄线宽的单频光纤激光光源和相干探测方法;发射光波被啁啾信号作幅度调制,接收后进行距离向脉冲压缩;激光雷达和目标相对运动引起的回波相位变化,由相关运算实现相位补偿和累加(孔径合成),以提高方位向分辨率.提出了新的工作体制:距离向啁啾信号调制在发射光波振幅(强度)上,方位向多普勒频移反映在回波光波相位(频率)上,便于解决距离向与方位向之间的耦合模糊问题.报道了中期实验成果:Chirp 射频信号调制激光强度,实现合成孔径激光雷达距离向的压缩.     

非线性CS算法的前斜视SAR成像

针对SAR的前途斜视工作模式,该文建立了雷达信号的回波模型,详细分析了回波信号的瞬时方位频率和瞬时多普勒频率及距离Chirp斜率对方位频率的影响。然后结合经典的CS算法,提出了一种基于前斜视的改进CS算法,并利用该方法进行了仿真试验。理论分析和仿真结果表明,该方法更符合斜视SAR的几何关系,能有效地进行距离压缩、距离徒动校正和方位聚焦,改善了成像质量。     

基于稀疏孔径的联合稀疏约束干涉ISAR机动目标三维成像

InISAR系统能够实现对目标的3维几何估计,更加有利于目标的分类和识别。同时多功能ISAR/InISAR系统针对的多是机动性很强的目标,在某些情况下对单个目标仅能获取稀疏孔径观测,尤其是在目标存在机动特性的情况下,更是增加了ISAR成像的难度,这些对传统的ISAR成像算法提出了挑战。为了解决上述这些问题,该文针对机动目标提出一种基于稀疏孔径的联合稀疏约束InISAR 3维成像方法。对匀加速转动的目标,回波的多普勒调制可以建模成线性调频的形式,并用chirp-傅里叶字典来表征其机动性。接着将联合的多通道InISAR 2维成像转化为联合稀疏约束的最优化求解问题,并用改进的OMP算法进行求解。然后利用各个通道估计的ISAR图像和调频参数实现对目标的3维几何重构。相比于单通道独立成像,联合多通道稀疏约束成像能获得更好的2维和3维成像结果。最后,进行实测数据实验以验证该文算法的有效性。     

雷达动目标极化散射矩阵瞬时测量技术

研究了雷达运动目标的信息获取问题,提出了运动目标极化散射矩阵瞬时测量方法。雷达正交双极化天线同时发射正、负调频斜率线性调频信号,目标的正交双极化回波分别与2个线性调频信号进行匹配滤波,利用正、负斜率线性调频信号的模糊函数特性测量目标时延和多普勒频移,通过求解线性方程组消除极化-多普勒耦合,精确得到目标极化散射矩阵的4个元素。该方法可以在单个脉冲周期内同时获取目标的距离信息、速度信息和极化信息。仿真实验验证了该方法的有效性。     

线性调频多载波系统抗多普勒性能

针对OFDM系统对多普勒频偏的敏感性,在介绍广义多载波系统的基础上,为了进一步改善多普勒频偏下的系统性能,利用线性调频形式的正交信号基代替原有的指数信号基,构成了基于线性调频基的广义多载波通信系统,并给出了各子载波线性调频基的表达式、发射机输出信号和接收机接收信号的表达式。在六径信道模型下,设定多普勒频移为55Hz,225Hz和450Hz,进行了通信系统数字仿真。结果表明,基于线性调频基的广义多载波通信系统具有较好的误码率性能。     

Improved axis rotation MTD algorithm and its analysis

In radar detection, weak targets’ range migration often happens during long time integration. To detect weak targets effectively, an improved axis rotation moving target detection (IAR-MTD) is introduced and analysed in detail. IAR-MTD can detect weak targets by compensating the linear part of range migration via the axis rotation and coherently integrating the echoes via moving target detection (MTD). Then the realization of IAR-MTD is derived. Furthermore, the coherent integration gain of IAR-MTD is analysed, which is better than that of traditional MTD, Radon–Fourier transform (RFT) and Keystone transform (KT). Subsequently, to decrease the computational complexity of IAR-MTD, some suggestions are given. Besides, unambiguous Doppler estimation, the tolerance of acceleration, and the multi-target detection of IAR-MTD are analysed respectively. Finally, some numerical experiments are provided to show the performance of IAR-MTD in different conditions and testify the advantages of IAR-MTD over MTD, RFT and KT. The result indicates that IAR-MTD may effectively detect the weak moving targets with constant radial velocity and it is compatible with MTD radar system.