高耦合系数条件下径向速度测量的新方法

本文在分析了线性调频信号距离-多普勒耦合和脉冲压缩原理的基础上,提出了一种单个脉冲混合信号条件下径向速度测量的新方法.该方法将频域上互不重叠的调制脉冲进行时域叠加,通过脉冲压缩的频率选通特性,得到不同距离-多普勒耦合系数下的距离信息,再根据距离-多普勒耦合偏差的计算公式建立方程组,求解获得了目标的径向速度,解决了高耦合系数条件下多普勒耦合测距误差修正、航迹关联以及航迹起始的问题.对导弹防御雷达的仿真验证了该方法的有效性.     

基于多普勒耦合估计的弹道目标测距方法

反导预警与空间监视雷达通常采用高频段、大脉宽探测远距离目标,此时距离多普勒耦合对于雷达精确测距有较大影响。同时,距离多普勒耦合的准确修正是稳定跟踪目标的必要条件,然而传统的处理方法不能适用于弹道目标等高机动目标的准确处理。本文提出了基于多普勒耦合估计的弹道目标高精度测距方法：首先采用旁路速度-加速度估计方法求解目标的径向速度,对目标测量距离进行距离多普勒耦合修正,再进行IMM-UKF滤波完成目标距离估计。该方法具有以下优势：利用当前帧的测量数据,同时考虑了目标径向加速度对于耦合的影响,提高了距离和速度的估计精度;相比跟踪时增加测速波形的方法,节约了雷达的资源,同时避免了速度测量与航迹误关联的问题;距离和速度的精确估计能够提升航迹关联成功率。仿真实验中与传统的距离多普勒耦合处理方法进行了比较,实验结果显示该方法大幅提高了雷达测距的精度。     

基于LFM的双波段雷达航迹起始方法

线性调频(LFM)信号是一种重要的脉冲压缩信号。由于其具有众多优良性能,在工程实践中得到广泛应用。在不同工作频率下,LFM信号具有不同的距离多普勒耦合系数,脉压后带来的不同测距误差给双波段雷达的航迹起始带来困难。针对该问题,首先分析了多普勒耦合系数对双波段雷达测距的影响,导出了双波段雷达的非线性量测方程组;然后,采用加权最小二乘(高斯-牛顿迭代)法对运动目标进行定位;最后,提出了双波段雷达下的航迹起始方法。蒙特卡洛仿真结果表明:该方法可以在不同波段测量模式下有效提高目标航迹起始的准确率。     

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。     

PD相控阵雷达跟踪性能及资源管理分析

针对脉冲多普勒体制的相控阵雷达，利用交互多模型方法，分析了径向速度对相控阵雷达跟踪性能及雷达资源管理的影响。结果表明，在相同条件下，引入径向速度量测不仅可以减少跟踪机动目标时所使用的雷达资源，而且可以显著改善目标的跟踪精度，机动越大，性能改善越多。在工程实现上，应采用引入径向速度的变采样间隔跟踪滤波器。     

一种线性调频波形下的目标跟踪算法

研究在线性调频波形下把径向速度(多普勒)测量引入Kalman滤波的新方法，分析了距离和径向速度测量的统计特性以及距离-多普勒耦合引起的偏差，给出了位置测量噪声与径向速度测量噪声的协方差，导出了一个等价的径向速度测量方程，其测量噪声与位置测量噪声统计是不相关的，由此得到一个序贯处理的滤波算法。蒙特卡罗仿真表明，通过采用这一新算法引入径向速度测量，可以有效地消除距离—多普勒耦合引起的偏差，大大提高状态估计的精度，而且其估计性能优于传统的推广Kalman滤波。     

基于水下动目标LFM回波检测的累积归一化算法

水下声信号处理中通常采用匹配滤波器作为线性调频回波的最优检测器,并且根据匹配滤波器输出的峰值位置估计目标距离,但对于径向速度未知的动目标线性调频回波信号,多普勒频偏造成的回波和样本失配将导致匹配滤波器检测性能下降。在Dechirp算法基础上提出了可以用于混响噪声背景下动目标线性调频回波检测的累积归一化算法,仿真测试表明,该算法在混响噪声背景下具有良好的检测性能,并且根据判决向量的峰值位置可以估计目标径向速度。     

一种改进的多普勒雷达跟踪算法

多普勒雷达能够获得目标位置量测的同时,还能获得多普勒量测,即目标径向速度.为解决多普勒雷达量测处理算法过程复杂、计算量大的问题,本文提出一种用不敏卡尔曼滤波处理多普勒量测的改进方法对多普勒雷达量测直接在混合坐标系下进行非线性滤波,实现过程简单,计算量小.仿真结果表明该算法能够达到序贯扩展卡尔曼滤波和序贯不敏卡尔曼滤波算法的状态估计精度,并且明显改善估计的一致性.     

脉冲压缩雷达距离多普勒耦合对测距影响分析

根据线性调频脉冲及其匹配滤波器的时域和频域特性,首先从原理上分析了线性调频雷达脉冲回波信号由于多普勒距离耦合的影响,经过匹配滤波器后产生附加延时而引起的测距误差.然后给出了距离多普勒耦合的雷达距离修正公式,并通过仿真和雷达实际跟踪数据对雷达距离修正公式进行了验证.最后给出了工程应用中校正脉压网络固定延迟、脉压网络输入端线性调频脉冲信号多普勒频率的变化以及正或负斜率线性调频脉冲信号等方面应注意的问题.     

弹道中段目标平动径向速度估计的状态空间方法

为了分析弹道中段飞行目标的微动分量,需要对雷达回波中的高速平动分量进行准确估计和补偿.该文建立了目标高速平动和微动共同作用下的超宽带信号模型,提出了一种基于状态空间处理的平动径向速度高精度估计方法,该方法可以有效抑制微动分量对平动径向速度估计的影响,估计精度优于传统方法.同时包含高速平动分量和微动分量的超宽带信号模型,也可直接用于后续的微动参数提取处理.仿真结果验证了文中信号模型与径向速度估计方法的有效性.     

一种调频步进雷达信号运动补偿新算法

基于调频步进雷达信号是一种速度敏感信号,需要进行严格的运动补偿,文中详细推导了调频步进雷达信号2次脉冲压缩处理的理论表达式,分析了目标运动带来的距离耦合项,并对经典运动补偿方法进行了理论推导和研究。同时,还提出利用步进频体制的距离-多普勒耦合效应,只需一次补偿的新方法,仿真实验验证了该方法的有效性。     

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.     

基于二维映射的LFM UWB 雷达动目标速度估计

针对线性调频超宽带雷达动目标存在的距离-多普勒耦合以及多普勒色散对测速的影响,该文采用了频率-多普勒平面的2 维映射方法。首先将接收的脉冲串回波,通过快-慢时间的2 维傅里叶变换获得相应的频率-多普勒2 维平面。然后,利用2 维映射处理,将超宽带信号映射为窄带信号,实现多普勒域能量的聚焦。最后,根据映射后的窄带信号对应的多普勒频率获得目标径向速度。该方法不但有效地解决了超宽带雷达多普勒色散对测速的影响,而且规避了由于目标沿距离维的走动引起的慢时间域不能有效的能量积累。通过速度估计值,进行运动补偿后可获得目标距离像。此外,根据相关条件,进一步推导了速度适应范围。仿真实验结果验证了该方法的有效性。      

大时宽带宽积雷达空间目标距离像估计

采用二次相位滤波的方法,估计大时宽带宽积信号下空间目标的速度及加速度,并进行相应的运动补偿后获得目标一维距离像。首先,推导出具有大时宽带宽积信号的空间目标回波模型,分析了利用传统脉压处理后的数学表达式,给出不适合传统脉压处理的条件。为此,利用该方法得出速度和加速度估计值并进行二次和三次相位项系数及距离-多普勒耦合的补偿,以获得目标距离像。仿真实验验证了该条件下提取空间目标一维距离像的可行性。     

Costas编码跳频宽带雷达信号测速技术研究

 频率步进雷达固有的时延－多普勒耦合现象严重影响了运动目标的距离－速度二维联合分辨率.使用具有近似"图钉型"模糊图的跳频脉冲串信号可以消除时延－多普勒耦合,从而同时获得距离和速度的高分辨特性.本文首次推导了跳频脉冲串信号统一形式的模糊函数,分析了编码跳频信号的模糊性和分辨特性,并针对宽带信号下的高速目标提出了一种新的Costas编码跳频信号STRETCH处理方法,有效抑制了传统方法的高旁瓣问题.仿真实验表明Costas编码跳频信号具有较好的测速以及高分辨距离成像性能.     

基于稀疏迭代的非连续谱高频雷达信号处理方法

在拥挤频谱环境中,雷达系统在多个非连续频段发射信号并在接收端进行综合相干处理,是一种获得等效大带宽的方式. 本文专门就非连续谱调频连续波(discontinuous spectrum-frequency modulated continuous wave, DS-FMCW)及其在高频雷达中的应用展开研究. 首先提出采样点平移方法,建立DS-FMCW快时间维的非均匀采样序列谱估计模型;随后,进一步建立DS-FMCW距离-多普勒二维谱估计模型,提出解决距离徙动的方案;最后为解决距离高旁瓣问题,基于一种适用于单次快拍的迭代式稀疏重构算法提出DS-FMCW的距离与距离-多普勒谱估计方法,并提出相应的快速谱求解方法. 仿真试验表明:所提DS-FMCW距离-多普勒处理方案能有效补偿距离徙动;当频带利用率大于20%时,所提谱估计方法能够稳定地分辨距离维间隔为雷达固有距离分辨率的1/3的两个目标,且距离估计精度优于经典最小二乘算法以及正交匹配追踪算法;所提快速算法单次迭代运算量低,适用于实时系统.