基于改进波形太赫兹雷达的多目标检测

太赫兹雷达在测点目标时具有极高的分辨力。然而在多目标条件下,使用经典的线性调频波形调制可能会引起错误的差频组合,从而出现虚假目标。为此,提出一种工作在0.22 THz频段的改进波形,它由梯形波与三角波两部分组成。通过梯形波的上、下扫频计算速度-距离的模糊范围,并通过恒频段检测目标的相对速度。由于速度-距离交叉点的不匹配,虚假目标仍存在,而后续的不同调频斜率的三角波则能在其基础上完全剔除虚假目标。文中给出了这种体制的太赫兹雷达系统的架构,并通过近乎现实的仿真,证明在这种新型波形体制下,太赫兹雷达差频配对的准确度将得到大幅度提升。     

一种改进的毫米波雷达多目标检测算法

智能驾驶主要依据前视雷达进行目标探测,基于毫米波雷达的多目标检测算法是目前的研究热点。但现有的基于FMCW的雷达多目标检测算法存在大量虚警、漏检的问题,且无法获得目标的方位信息,很难应用到复杂多变的道路环境中。提出了一种改进的毫米波雷达多目标检测算法。该算法在传统FMCW算法的基础上,提出相位差和功率差联合匹配模型进行频率匹配的思想,较好地解决了FMCW算法中频率匹配差错、无法得到目标方位信息等问题。对该算法进行了多目标模拟仿真和实测道路试验,仿真和实验结果表明,基本上能正确检测出多目标的距离、速度、方位角,且性能可靠稳定。     

一种MFSK车载雷达距离速度测量方法

针对传统的线性频率调制(LFM)波和频移键控(FSK)波体制的车载雷达系统存在的一些问题,提出了一种LFM和FSK结合的多频移键控(MFSK)波形雷达测量方法。首先,理论推导出了MFSK体制的测量原理,采用了全相位FFT(apFFT)算法来提高相位估计精度;然后,结合该算法设计出了系统信号处理方法,并对系统的性能进行对比分析。仿真结果表明:文中所设计的MFSK车载雷达系统在多目标情况下具有很高的测量分辨率、可以实现无模糊测量、有效避免虚假目标出现等优点,满足车载雷达测量系统对各项性能的要求。     

一种采用变周期调频连续波雷达的多目标识别方法

本文首先从理论上分析了传统的线性调频连续波(FMCW)雷达在进行多目标识别中的局限性,提出了一种采用变周期的线性调频波形作为发射波形的新方法,从而解决了多目标识别中的虚假目标的问题.计算机模拟证明了理论分析的正确性和新方法的可行性.最后,针对这种体制雷达探测系统的新特点,提出了一种适用于该系统的容差函数.     

一种低轨双星高脉冲重复频率雷达信号的定位模糊消除算法

针对低轨(LEO)双星到达时间差(TDOA)定位系统中雷达信号的定位模糊问题,该文分析了高重频信号的模糊特性,演示了虚假定位点的产生过程,提出一种基于时差序列变化趋势匹配(VTMT)的定位模糊消除算法.在测量时差序列与定位结果对应的理论时差序列之间的残差近似服从正态分布的条件下,通过两个序列的欧式距离作为相似程度衡量依据,筛选出测量时差线与理论时差线最为接近的定位点作为目标辐射源真实位置.校验台测试信号验证了该算法的有效性.仿真结果表明,该算法能够显著提高无模糊定位概率,对长基线时差定位系统中雷达信号的定位具有较高的应用价值.     

双基地线性FMCW雷达信号模糊函数及分辨特性

该文通过对双基地雷达几何结构和线性调频连续波(FMCW)信号的特点分析,推导了双基地线性FMCW雷达信号的模糊函数,表明模糊函数形状受目标位置的影响;从模糊函数推导出的距离分辨率、速度分辨率、距离速度耦合斜率均是关于目标双基地角的函数,从而导致目标的分辨特性与目标位置有关。该结论可为这种雷达体制在信号处理和波形设计上提供理论依据。     

一种低轨双星高脉冲重复频率雷达信号的定位模糊消除算法

针对低轨(LEO)双星到达时间差(TDOA)定位系统中雷达信号的定位模糊问题,该文分析了高重频信号的模糊特性,演示了虚假定位点的产生过程,提出一种基于时差序列变化趋势匹配(VTMT)的定位模糊消除算法。在测量时差序列与定位结果对应的理论时差序列之间的残差近似服从正态分布的条件下,通过两个序列的欧式距离作为相似程度衡量依据,筛选出测量时差线与理论时差线最为接近的定位点作为目标辐射源真实位置。校验台测试信号验证了该算法的有效性。仿真结果表明,该算法能够显著提高无模糊定位概率,对长基线时差定位系统中雷达信号的定位具有较高的应用价值。     

双基地多载频FMCW雷达目标加速度和速度估计方法

双基地多载频FMCW雷达采用稀布阵发射多载频FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)信号,阵列接收目标回波。受速度和加速度的调制,机动目标回波多普勒频谱展宽,导致雷达检测性能下降。该文分析了双基地多载频FMCW雷达的信号模型,提出将多项相位变换和相位差法结合来实现目标加速度和速度高精度估计的方法。分析了该方法在不同数据分段情况下的性能。仿真结果表明,该方法能够以较小的运算量对目标加速度和速度进行高精度估计。     

基于MCA的FMCW交通雷达信息处理

针对调频连续波(FMCW)交通监测雷达车辆目标速度测量和长度估计问题,建立了基于逆合成孔径雷达( ISAR)原理的雷达回波数学模型,分析了待测量目标运动速度与多普勒参数的内在关系,采用基于最大对比度算法(MCA)的多普勒调频斜率的估计方法,能有效提高雷达的车辆监测效能,仿真数据分析以及实测数据的结果均验证了算法的有效性.实验结果表明,最大对比度算法可以准确地估计出移动目标的移动速度并能提供车辆长度信息,为交通监控提供了新的途径和方法.     

FSK-FMCW雷达通信一体化信号设计与处理方法研究

在未来的智能交通系统中,车载雷达通信一体化信号可使智能车辆同时完成雷达探测和通信信息传输功能,然而现有的基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）的车载雷达通信一体化信号的通信数据率较低,难以满足未来智能交通的需求。为了提高雷达通信一体化系统的通信数据率,本文提出了一种频移键控（Frequency-Shift Keying,FSK）FMCW雷达通信一体化信号设计方法,该方法通过在每个线性调频（Linear Frequency Modulation,LFM）信号上调制多个通信符号,以提高一体化信号的通信数据率。此外,在雷达接收端,将差拍处理和二维快速傅里叶变换（Fast Fourier Transformation,FFT）相结合,对接收到的目标回波进行处理,以获取目标的距离与速度估计。在通信接收端,通过差拍和一维FFT处理,对接收到的FSK-FMCW雷达通信一体化信号进行通信信息解调。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于变周期梯形毫米波二维配对多目标检测算法

毫米波FMCW雷达体积小、工作频带宽、分辨率高且抗干扰性能强,基于毫米波雷达的多目标检测算法是目前研究热点。但现有的基于FMCW的雷达多目标检测算法存在大量虚警、漏检的问题。文中研究了梯形调频连续波的发射波形并分析了典型的梯形多目标匹配算法,在此基础上结合频域-二维配对法对发射波形及多目标算法加以改进,提出了改进变周期梯形波及多目标检测算法,提高了多目标识别的准确度。     

多目标跟踪时的雷达波形调度问题

在目标跟踪领域,优化调度雷达波形能有效提高系统跟踪性能,但现有的方法均局限于单目标情况下的场景。针对多目标跟踪时的雷达波形调度问题展开了研究,首先给出了波形参数与观测误差协方差的关系,介绍了交互多模跟踪滤波算法,然后提出以滤波协方差矩阵的行列式作为对目标跟踪性能的度量标准,并从观测目标选择和波形参数优化两方面对波形调度问题进行了分析,最后结合IMM跟踪算法提出了多目标情况下雷达波形的最优调度方法。仿真实验验证了该方法的有效性。     

一种稀疏重建的多基地雷达多目标定位算法

采用距离和信息的多基地雷达多目标投影定位算法中,距离向脉冲压缩后分辨率降低,需要已知空间中目标个数.针对此问题,提出了一种稀疏重建的多基地雷达多目标定位方法.该方法利用多个接收机中目标稀疏度相同的特点,通过构造平均重构残余误差变化率和平均散射系数变化率作为正交匹配追踪(OMP)算法迭代终止判定条件,自适应地终止OMP算法的同时获得稀疏重建信号以及信号稀疏度的估计值,提高了距离向分辨率,获得了对空间中目标个数的估计.仿真实验表明所提算法有效抑制了距离向主瓣展宽和旁瓣串扰,提高了距离向分辨率.同时,所提算法在不同噪声环境下能准确估计空间中目标个数并提取其空间位置,实现对空间中目标的准确定位.     

针对机动目标跟踪的雷达发射波形选择

该文首先在交互多模型(Interacting Multiple Model, IMM)算法的框架下,选择常速模型和自适应加速度模型作为状态模型,以应对实际中非合作目标的非机动与机动状态,并将此算法称为自适应IMM算法。然后针对机动目标跟踪时,雷达发射波形的选择需要兼顾测距测速性能与多普勒容忍性的问题,提出将V型调频(V-Linear Frequency Modulated, V-LFM)信号作为发射波形。通过分析多脉冲线性调频信号,V-LFM信号和M序列3种信号对目标距离和速度估计性能的克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound, CRLB)与多普勒容忍性表明,V-LFM信号可以在较少多普勒容忍性损失的情况下,有效提升对目标距离和速度的估计精度。仿真结果表明:发射多脉冲V-LFM信号并采用自适应IMM算法,可以明显提高雷达系统的跟踪性能。     

基于双周期锯齿波LFMCW的距离速度去耦合

采用发射双周期锯齿波并结合MTD处理的方式,实现了LFMCW雷达距离与速度的解耦合。其中,针对多目标场景下的目标配对问题,提出了耦合距离目标配对法。并通过对配对后的目标进行速度解模糊,进而解算出其真实运动参数。仿真结果证明了整个处理流程及配对算法的有效性。     

一种频谱随机非连续雷达信号的处理方法

高频地波OTH雷达工作在电磁干扰严重的短波波段 ,采用非连续频谱信号可降低电磁干扰对雷达的影响 ,但频谱的非连续性会引起距离旁瓣的升高 ,回波信号的动态范围变小 ,这种旁瓣无法用传统频域加权方法消除 ,从而导致地波雷达在多目标环境下探测弱小目标的能力降低。文中从消除信号频谱的非连续性的角度 ,介绍了一种基于线性预测方法的频谱非连续高频雷达信号的处理方法 ,较好地实现了频域不连续信号距离速度二维处理。经过预测处理后所得到的输出波形的距离旁瓣电平达到 -2 7dB ,目标的距离旁瓣得到有效抑制 ,使雷达在多目标环境下检测弱小目标的能力大大提高。     

Taylor polynomial expansion based waveform correlation cancellation for bistatic MIMO radar localization

A Taylor polynomial expansion (TPE) based waveform decorrelation algorithm with low complexity is proposed to cancel the effects of auto-correlation and cross-correlation of transmit waveform of multiple-input multiple-output (MIMO) radar in the receiver. Cayley-Hamilton theorem is first used to expand the direct matrix inversion to the form of polynomial matrix. And then, Taylor series is used to simplify the calculation of the polynomial matrix. Furthermore, a simplified method is proposed to select the normalized factor by exploiting the special properties of signal correlation matrix, where the convergence performance for the approximation error of the TPE decorrelator is also analyzed. Finally, the performance of waveform correlation cancellation is verified by applying it to bistatic MIMO radar multi-target localization. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.     

基于概率假设密度的汽车防撞雷达多目标跟踪

基于毫米波汽车防撞雷达系统,考虑到雷达测量误差的存在以及道路前方车辆的行驶状态和数目的实时变化,包括新目标车辆出现、目标消失等多种情况,设计了一种多模型高斯混合概率假设密度算法实现对多个机动车辆的检测跟踪。针对高速公路上多个车辆行驶的情况,运用高斯混合概率假设密度算法以及多模型理论进行仿真实验,结果表明该算法不仅能够实时地对雷达探测范围内多个目标车辆进行准确跟踪,而且能够及时地判断出驶入或驶出雷达探测范围的车辆,从而在提高自车与前车之间相对距离、相对速度测量精度的同时,有效地对可探测目标车辆数目进行准确的判断,降低了雷达虚警率,提高了防撞雷达系统的可靠性。     

一种新的高速多目标快速参数化检测算法

针对线性调频脉冲压缩雷达参数化检测高速多目标时受到距离徙动、多普勒扩散和速度模糊的影响,该文首先采用联合频域变标脉冲压缩处理与吕方法(2011)实现目标信号的相参积累,然后在其基础上采用基于多普勒频率模糊数搜索的方法完成高速多目标的参数化检测.算法所提出的频域变标脉冲压缩处理可同步完成距离维的徙动补偿与多普勒维的模糊数补偿,降低了实现目标参数化检测的计算复杂度,且由于算法采用相参积累方式,在低信噪比下可以进行精确的目标检测和运动参数估计.相参积累算法运算量分析、计算机仿真以及实测数据处理结果验证了该文所提算法的有效性.     

编码步进调频连续波信号在汽车防撞雷达中的应用

本文提出了一种用于毫米波汽车防撞雷达的编码步进调频连续波信号.这种新的发射信号具有距离高分辨率特性和良好的抗干扰能力.本文还提出了一种用于多目标环境中的试凑逼近检测算法并通过计算机仿真证明了该算法可以有效地去除虚警.最后,对信号波形的优化进行了研究并给出了仿真结果.