单通道干涉相位无模糊估计快速动目标速度

为了解决合成孔径雷达-地面动目标检测系统中快速运动目标径向速度过大导致模糊的问题,提出一种基于单通道两视干涉相位无模糊估计方法。该方法首先在距离频率构造两视数据,再将两视数据进行干涉处理。利用两视干涉相位与方位慢时间的关系无模糊估计径向速度,该方法具有不受相位缠绕影响的优点。分析了所提算法在杂波背景和多目标情况下的应用,并研究了所提算法应用条件和最大不模糊速度。通过仿真和实测数据处理验证了所提方法的有效性。与基于包络的单通道方法对比分析,所提算法具有估计精度高和运算复杂度低的优点。     

一种雷达脉冲信号相位差变化率测量的新方法

接收信号相位差变化率的高精度估计是基于质点运动学原理单站无源定位与跟踪的一项关键技术。针对雷达脉冲信号,建立了接收信号相位差模型,分析了相位差变化率的特点,提出了一种相位差变化率的数字测量新方法,直接对各阵元接收的信号进行A/D采样,采用数字信号处理的方法估计相位差变化率。通过离散傅里叶变换和复数乘积运算将相位差变化率的测量问题转换为频率测量问题,利用多个脉冲信息提高了参数估计的精度,根据相位的无模糊测量获得相位差变化率加权最小二乘估计。仿真实验表明,该方法具有较低的信噪比门限,在高于信噪比门限时,其估计精度接近Cramer-Rao下限。     

一种LFM信号相位域快速高精度参数估计算法

研究了加性高斯白噪声污染的线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号的参数估计问题,提出了一种相位域参数估计算法。首先对LFM信号的起始频率和调频斜率进行粗估计,然后利用粗估计值把接收信号变为基带信号,基带信号包含了起始频率和调频斜率的残差;接着对基带信号进行相位展开得到瞬时相位,对其运用最小二乘拟合得到起始频率和调频斜率残差的估计值;综合粗估计和残差估计得到最终的参数估计值。仿真表明,本方法在高于信噪比门限时精度接近克拉美-罗限,精度高于基于离散傅里叶变换的离散多项式变换法,信噪比门限低于传统的相位法。     

基于短时傅立叶谱脊的相位图滤波算法及仿真研究

提出了一种基于二维短时傅立叶谱脊的相位图滤波方法.该方法首先将干涉相位数据转变成指数,利用一种新的局部频率估计方法对其进行局部频率估计,求取行列方向的最小和最大频率估计值,确定频率取值范围,选择高斯窗口尺寸;然后,通过二维短时傅立叶变换对指数数据进行处理,提取频谱峰值处频率,求其对应的相位;最后,采用仿真数据和Etna火山干涉数据进行试验,将算法与均值和Lee滤波方法进行了比较.试验结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且清除了残余点,有利于提高干涉测量的精度.     

基于相位校正信号的变频系统时延测量方法

针对现有群时延测量方法在宽带变频系统测量中,测量效率低、没有有效的群时延解模糊方法的问题,提出了一种基于相位校正（phase calibration,PCAL）信号的高精度时延测量方法和基于扩展中国余数定理（Chinese remainder theorem,CRT）的时延解模糊方法。利用PCAL信号梳状谱的频率特性,通过一次测量即可得到整个测试带宽内不同孔径下的群时延特性。推导了扩展CRT算法稳健的条件,给出了详细的群时延解模糊策略。计算机仿真结果表明,新方法的相对时延测量精度和相对解模糊精度最高可达到ps量级。实际设备测试结果表明,相对时延测量精度达到了0.01 ns量级,CRT相对解模糊精度约为0.1 ns量级。     

相参信号频谱的精确估计

首先讨论了用离散傅立叶变换对信号频谱的幅值、频率、相位进行精确估计的两种方法,在此基础上提出了一种对多个相位相参的分段信号进行频谱估计的新方法,该方法充分利用了各段信号之间的相位关系,通过相位联系对由单段信号得到的频谱估计做进一步的修正。仿真结果显示,本算法有很高的精度,在一定的信噪比下,其频率估计精度比单段信号大约可提高一个到两个数量级。     

基于时差校正的长基线宽带测向算法

研究长基线宽带测向问题,由于传统测向算法受到相位解模糊条件的限制,天线孔径长度设置较短,因此无法进一步提高测向精度。基于宽带信号时延估计具有高精度的特点,提出了基于时差校正的宽带测向及解模糊算法,并且对其性能和使用条件进行详细的分析。由于基线长度不受传统方法的限制,因此在长基线条件下,具有非常高的测向精度。仿真结果证实所提算法只需较少的天线阵元,却具有很高的测向精度。     

干涉式L形阵的二维高精度方向估计

为了提高常规L形阵测角精度,结合干涉测量理论与常规L形阵波达方向估计技术,提出了以干涉式L形阵来实现阵列孔径扩展,提高测角精度的方法。由于干涉阵的基线长度远大于半波长,合成方向图出现栅瓣,导致测角模糊。采用双尺度旋转不变子空间解模糊算法,以短基线得到的粗估计为参考,解长基线得到的精估计的模糊,从而得到高精度无模糊的方向估计。在分析干涉式L形阵的波达方向估计性能时,采用近似法计算方向余弦估计的均方根误差下界,同时分析了干涉阵的基线模糊门限与信噪比门限之间的关系。仿真结果验证了干涉式L形阵的有效性及方向估计的高精度性能。     

单通道同频混合信号时延高效估计方法

针对单通道同频数字混合信号时延估计问题,提出了一种数据辅助的方法,将整个估计流程分成了基于数据辅助的时延粗估计与基于最大似然的时延精估计两个过程。该方法克服了以往基于最大似然同频混合信号时延估计的很多弊端,改进了搜索方式并探讨了消除时延模糊的方法,提高了估计精度。最后又分析了性能界,为本文方法的性能分析提供了理论依据。该方法较依赖于两路时延差,对频偏误差不敏感,仿真实验验证了该方法的有效性与实用性。     

频率估计的一种同频信号加权融合算法

为提高低信噪比条件下短时正弦信号的频率估计精度,针对任意长度的正弦信号,提出一种同频信号加权融合算法.首先,给出同频信号的定义和频谱模型;其次,构造具有相位连续化特性和噪声对消特性的相位修正矩阵对同频信号频谱进行加权融合,使加权融合后的频谱近似于相位连续信号频谱.最后,谱峰搜索加权融合后的频谱,获得高精度的频率估计值,仿真实验表明,与现有方法相比,算法抗噪性强,普适性好,频率估计精度高.     

基于FMCW雷达的旋转目标微动参数提取方法

针对旋转目标微多普勒频率相互交叠、重合难以提取的问题, 提出了一种基于调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)雷达的微动参数提取方法。考虑到旋转目标微多普勒频率具有正弦形式的特征, 利用多普勒信号构造了矩阵并进行奇异值分解, 使得奇异值比谱在旋转频率处的比值达到最大。为了估计旋转半径和初始相位, 对多普勒信号时频分析结果进行逆Radon变换, 将正弦曲线的参数估计问题转化成了参数空间中的峰值检测问题。仿真和实验数据结果表明, 结合奇异值分解、时频分析技术和逆Radon变换的旋转目标微动参数提取方法具有在低信噪比条件下提取高精度参数值的能力, 有效解决了相互交叉的微多普勒频率参数提取问题。     

基于幅度辅助的中国余数定理多目标多普勒频率估计算法

脉冲多普勒(pulsed Doppler, PD)雷达在低脉冲重复频率工作模式下,基于封闭式鲁棒中国余数定理(closed-form robust Chinese remainder theorem, CFRCRT)算法可以实现单目标多普勒频率快速且精确的估计,但由于多目标的频率余数与目标对应关系事先未知,往往对基于CFRCRT进行多目标多普勒频率估计带来困难。对此,基于幅度辅助利用聚类分析技术,提出频率余数分组匹配的方法,解决了基于CFRCRT多目标多普勒频率估计问题。针对频率余数分组匹配过程中,传统离散傅里叶变换的频谱泄露和栅栏效应导致匹配性能不高的问题,采用全相位离散傅里叶变换(all phase discrete Fourier transform, apDFT)实现高性能的频率余数分组匹配。理论分析和仿真结果表明,所提算法可以有效地实现PD雷达多目标多普勒频率估计。     

多路延迟结构的修正MUSIC算法频率估计

提出将多路延迟数字测频结构与高分辨率谱估计的MUSIC算法相结合,有效地实现了信号频率估计。针对MUSIC算法在低信噪比条件下频率估计性能下降的缺点,研究的修正MUSIC算法通过对接收数据共轭重构,产生新的协方差矩阵,有助于改善特征值的分布,使其具有平均的意义,从而提高了信号频率估计的性能。实验结果证明,相对于常规MUSIC算法,该方法在相同的信噪比和快拍数条件下,具有更高的频率估计精度和稳健性,而且计算量也无明显增加。     

基于压缩感知的无模糊宽带测向技术

针对宽带侦察接收机提出了一种新的基于压缩感知(compressed sensing, CS)的无模糊测量来波方向方法,采用非均匀阵列的空域欠采样特性及空域谱的稀疏特性,构造无模糊宽带测向的CS模型,利用基追踪降噪算法估计无模糊的空域响应,实现了最小阵元间距都无法满足空域Nyquist采样情况下的方向角无模糊估计,为了提高所提方法对噪声的鲁棒性及多信号处理能力,提出了快速傅里叶变换频域预处理和CS相结合的宽带测向方法,仿真结果验证了所提方法较直接CS方法具有更高的测向精度和更好的鲁棒性。     

长周期DSSS/BPSK 卫星信号载频和功率估计方法

针对长周期扩频卫星信号信噪比低、多普勒影响明显、码周期长等特点，提出了一种长周期直接序列扩频卫星信号载频检测和功率估计方法；分析了所提方法中多普勒频率线性近似对载频估计的影响，并进行了仿真验证。以全球卫星导航系统（Global Positioning System，GPS）星座参数为例，对所提方法进行了仿真，并分析了积分时长对本地频率搜索步长的影响。结果表明，所提方法能够有效抑制多普勒频率的影响，检测下限达到-12 dB。     

LFM信号参数估计的插值FRFT算法

提出了一种基于分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform, FRFT）的线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号参数估计的插值算法。首先针对FRFT的旋转角度α搜索步长问题,提出了在较大搜索步长下进行插值以得到α精估计的方法;然后针对离散分数阶傅里叶变换(digital fractional Fourier transform, DFRFT)因参数u离散化而造成的栏栅效应问题,采用相邻谱线进行插值以得到u的精估计;最后用α和u插值精估计结果对单分量LFM信号的参数进行估计。这一方法在不影响估计精度的前提下,降低了计算量和复杂度。仿真结果表明,在较低的信噪比下,LFM信号参数估计的精度仍十分逼近克拉美罗界(Cramer-Rao bound, CRB)。     

基于多普勒谱估计的多通道SAR盲重构方法

方位信号重构是多通道合成孔径雷达(sythetic aperture radar,SAR)成像过程中关键的一个步骤。文中在现有算法的基础上进行改进和扩展,提出了一种基于多普勒谱结构估计的多通道SAR盲重构方法,能够有效解决模糊分量个数和位置变化,导向矢量未知时信号重构的问题。该方法借助Capon谱估计的思想获得混叠多普勒谱的结构图,然后根据结构图构造导向矢量,实现方位信号无模糊重构。所提出的算法能够尽可能保持多普勒谱的完整性,并抑制多普勒谱边缘的噪声。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

基于调制谱超分辨重构的微多普勒参数估计

调制谱间隔是气动目标识别的重要特征，在雷达波形资源受限的情况下存在估计精度差且噪声鲁棒性弱的问题。针对此问题，利用稀疏迭代协方差谱估计方法进行调制谱超分辨，根据调制谱谱线等间隔的原理提出用基频组功率累积占比表征基频谱，进而实现基频的超分辨估计。基于甚高频波段雷达的仿真和实测数据分析证明了该方法抗噪能力强，且在相参积累时间大于1.5倍微动周期、调制谱折叠、重频参差等场景下均可有效提高调制谱间隔参数估计准确率。