基于Radon变换的SAR地面运动目标径向速度估计

合成孔径雷达(SAR)地面动目标径向速度导致的Doppler模糊和频谱分裂会严重影响对其检测和速度估计的性能。为此,该文提出一种基于Radon变换(RT)的方法来高效准确地解决Doppler模糊和频谱分裂,实现Doppler中心和径向速度的准确估计。该方法首先基于雷达和平台参数计算目标可能模糊数对应的距离走动倾斜角,确定"模糊数-角度"对应关系;进而基于实测数据计算各先验角度RT值,搜索最大值获取模糊数。同时,提出了Doppler频谱检测器解决频谱分裂问题,可结合能量均衡法准确估计基带Doppler中心和目标径向速度。数值仿真试验结果证明了该方法的有效性。     

基于Keystone变换的高速运动目标检测方法研究

高速运动目标脉间存在越距离单元走动,且多普勒频谱混叠,脉间相参积累困难.利用长时间的信号积累,来提高微弱高速运动目标在低信噪比下的检测性能理论上是一种有效方法,但积累时间长,使得目标回波越距离单元走动,相参积累更加困难.进行速度提前预估计的方法,能很好提高检测性能,但增加了技术难度,并且需要长的检测时间.本文研究一种改进的Keystone变换方法,该方法是通过计算不同模糊系数时的所有回波脉冲峰值位置的方差,记录下方差最小时的模糊系数,利用该模糊系数,结合运用SINC函数插值实现的变换方法.该变换方法不受目标回波积累时间的限制,无需预先估计目标速度,可同时实现解多普勒模糊和补偿距离走动.仿真结果表明,与进行匹配滤波后相参积累的方法相比,结合最小方差法和Keystone变换的方法,能有效补偿距离走动,去除多普勒模糊,有效提高了高速运动目标回波脉冲积累的信噪比,改善了雷达的检测性能.     

径向匀加速目标的长时间相参积累方法

长时间相参积累是数字阵列雷达等新体制雷达提高目标检测性能的主要途径之一,但必须有效补偿目标回波在长观测时间内跨距离单元、跨Doppler单元等效应。基于目标频域信号模型,该文提出了一种径向匀加速目标长时间相参积累方法。该方法在每个脉冲回波频域对目标跨距离单元、跨速度单元进行回波包络与Doppler相位的联合补偿,实现了对径向匀加速度目标回波的有效积累。该方法显著改善了雷达对径向加速目标的检测性能,具有补偿精度高、易于并行化等特点,适于工程实现。数值实验验证了该方法的有效性。     

基于谱延拓的SAR复图像谱分裂目标Doppler解模糊

合成孔径雷达(SAR)地面目标的径向运动会导致Doppler模糊,将目标Doppler频谱分裂为不同模糊数的2部分,显著增加了目标定位、识别和分类的难度.为实现谱分裂类型目标解模糊,该文基于复图像距离-Doppler(R-D)域的目标包络斜率正比于模糊数的特性,提出一种在谱延拓R-D域作二次距离徙动校正、搜索残留徙动斜...     

距离扩展目标回波序列的慢时间谱积累检测器

针对目标高速运动引起宽带雷达回波间包络平移使得距离扩展目标的检测率降低的问题,提出了一种距离扩展目标回波序列的慢时间谱积累(STSI)检测器.采用频率-慢时间模型描述距离扩展目标信号,将宽带雷达回波脉压后变换到距离频率域,然后对回波序列各频率单元沿着慢时间作傅里叶变换,最后将各频率向量的最大值累加与检测门限比较进行检测判决.STSI检测器不需要目标运动的先验信息,具有恒虚警检测性能,对目标运动引起的散射点跨距离单元走动不敏感.仿真试验表明,与不依赖散射点分布信息的广义似然比检测器相比,STSI检测器在检测率90％处有5 dB的性能改善.     

采用子阵多输入多输出的天基预警雷达强杂波抑制方法

针对天基预警雷达因其高速平台运动带来严重的距离模糊和多普勒模糊,导致杂波背景强进而降低雷达目标检测性能的问题,提出一种基于子阵级多输入多输出天基预警雷达强杂波抑制方法。构建基于子阵级多输入多输出天基雷达模型并分析远距离机动目标相参性,确定目标出现线性距离徙动和不出现多普勒频率扩散时的最大相参积累时间,以保证长时间相参积累可行性;针对多输入多输出雷达长驻留的特点采用长时间积累提高多普勒分辨率,降低一个距离-多普勒单元的杂波功率,在保证搜索效率的情况下降低该单元杂噪比,并采用3/5准则检测盲区图评估天基雷达检测性能;在强杂波背景下改善了信杂噪比,提高了目标检测概率。实验仿真表明,所提方法相比相控阵雷达可有效降低杂波背景,在单脉冲重复频率下即可达到很好的检测效果,比相控阵雷达检测性能提高约20.48%。     

基于Keystone变换的多帧步进频信号处理

针对运动目标在步进帧间跨高分辨距离单元走动的问题,提出了基于Keystone变换的解决方案来补偿运动目标帧间距离走动造成的影响,并分析了利用多帧步进频信号实现运动目标距离-速度二维高分辨检测的信号处理方法及算法性能.理论分析和仿真结果表明,只要参数设计合理,该方法可以在不需要任何先验速度信息的情况下,实现运动目标的帧间相参积累,获得目标的高分辨速度和距离信息.同时,由于多帧处理有效地提高了相参积累时间,更加有利于微弱目标的检测.     

基于多通道补偿的毫米波雷达高速目标检测方法

目标检测是雷达的重要任务之一,利用长时间信号积累能有效提高低信噪比时的检测性能.对于高速运动目标,脉间回波存在相位差,及严重的距离走动现象,影响相参积累的效果.针对雷达系统高速运动目标检测的问题,提出一种基于多通道补偿的方法,提高毫米波雷达脉间相参积累性能.该方法将目标速度范围划分成若干区间,对每一区间设置一个补偿通道,各通道按对应速度区间的中值对输入信号进行走动校正及相位补偿,补偿后经过匹配滤波器输出;选取所有通道输出值的最大值,与预先设定的阈值的判决器进行比较,以确定有无目标.该方法与恒虚警检测结合,无需预先估计目标速度.用Matlab构造毫米波雷达发射与接收回波的模型,对接收信号进行多通道补偿高速目标检测进行了仿真.仿真结果表明,在毫米波雷达高速目标检测中,多通道补偿方法能有效的检测出微弱高速运动目标,与直接相参积累方法相比,可提高7dB的信噪比,增强毫米波雷达系统的检测性能.     

采用Radon模糊变换的宽带雷达多目标检测方法

针对多目标包络走动率不一致的问题,提出一种采用Radon模糊变换的宽带雷达多目标检测方法(RAT-CFAR).该方法根据距离频域单元信号模糊函数的带状分布性质,对模糊变换后的带状域做Radon变换以实现信号能量的非相干积累,然后利用单元平均恒虚警进行目标的检测,通过Radon积分的峰值对应的角度获得目标加速度的估计.与包络对齐相干积累检测目标方法相比,RAT-CFAR方法在信噪比为5 dB以上时可以检测多个目标.仿真结果表明,RAT-CFAR方法的加速度的分辨率可以达到0.5 m/s2.     

基于微Doppler提取的具有旋转部件雷达目标成像

雷达运动目标部件的振动和旋转运动会对目标回波信号引入附加的频率调制并产生关于Doppler中心频率的附加边带效应.这种附加的谱效应会对目标主体的ISAR像造成污染,严重时无法对目标主体进行成像.文中提出了一种基于Hough变换的微Doppler信息分离与提取方法,基于旋转部件的微Doppler谱与目标主体谱在谱图域表现形式的不同,利用Hough变换和一种推广的Hough变换分别将目标主体谱与旋转部件的微Doppler谱提取后既获得了具有大旋转部件一类目标的清晰像、同时也获得了目标旋转部件的一些运动及结构信息.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

严重方位模糊下的合成孔径雷达微弱运动目标聚焦与参数估计方法

针对现有运动目标聚焦方法存在的对多普勒模糊敏感、信噪比要求高、不能较好地实现无模糊运动参数估计的问题,提出一种严重方位模糊下的合成孔径雷达微弱运动目标聚焦与参数估计方法。首先,构造方位谱压缩函数压缩目标方位谱带宽;其次,应用二阶Keystone变换补偿距离弯曲;随后,通过所构造的距离走动补偿函数与吕氏分布变换(LVD)完成剩余距离徙动和多普勒徙动的补偿,进而实现目标能量聚焦;最后,结合参数粗估计结果,设计一种LVD域的无模糊参数精估计准则。仿真结果表明:该方法不受方位多普勒谱分裂与LVD域多普勒模糊的影响,具有较强的抗噪性,与Radon分数阶傅里叶变换的方法和基于非线性变换的方法相比,信噪比损失分别降低了约2 dB和15 dB。     

基于模糊函数的超声信号高斯模型参数分辨率分析

模糊函数是一种超声检测系统性能分析的重要工具。文中首先给出超声信号高斯模型,接着推导该模型的模糊函数,最后讨论分析与探测距离和移动目标速度相关的超声检测系统的时间和频率分辨率,并给出了相关超声检测系统参数选择的参考。理论推导和仿真结果表明:辨别运动着的目标,用长持续时间的信号,即窄带宽;辨别近距离的目标,用短持续时间的信号,即宽带宽。     

远程高速目标高分辨距离成像新方法

文中提出了一种基于步进频率信号的高分辨距离成像方法,能够同时获得远程高速目标的无模糊距离和无模糊速度,并实现其高分辨距离成像。根据步进频率信号的运动目标回波模型呈现多分量LFM信号的特点,采用时域解线性调频算法对回波进行多普勒处理,以在很大的测量范围内获得无模糊的速度。对回波信号进行运动补偿,从而获得远程高速目标的一维高分辨距离像。     

基于基站辅助技术的IMA架构GNSS信号捕获算法研究

基于性能的导航（PBN）技术要求GNSS信号的快速捕获和全时覆盖,这对传统的GNSS接收机提出了新的挑战。文章研究了在复杂干扰环境下的GNSS信号快速捕获技术。提出了一种基于固定台辅助技术的IMA架构GNSS信号捕获算法,该算法通过研究不同固定台距离范围内的Doppler频率预估算法,缩小Doppler的搜索范围,进而减少GNSS信号的捕获时间和捕获能力。试验证明,该算法可以提高对信号的捕获速度,有效的提高对弱信号的捕获能力。     

多普勒频率偏置LFM信号的模糊函数分析

线性调频（linear frequency modulation , LFM）信号是研究最早、应用也最广泛的一种脉冲压缩信号,当LFM回波信号有较大的多普勒频移时,匹配滤波器仍能起到良好的脉冲压缩作用,这使得多普勒频率偏置技术得以应用。由于需要对发射信号进行多次周期扫频来获得目标的速度信息,本文根据模糊函数定义推导了多周期多普勒频率偏置线性调频（Doppler frequency shifted linear frequency modulation, DFS-LFM）信号的模糊函数以及不同DFS-LFM信号的互模糊函数,并对DFS-LFM信号参数与雷达距离和多普勒分辨性能进行了分析。分析结果表明,多周期LFM信号进行多普勒频率偏置后,分辨性能不受影响;对于多个不同多普勒频率偏置的LFM信号,距离和速度分辨能力不受影响但其最大不模糊多普勒谱宽发生改变且与频率偏置间隔有关。当多普勒频率偏置间隔大于目标最大多普勒频移时,既不会影响目标的多普勒速度分辨性能,又能充分利用多普勒频谱,降低了系统对工作频率及带宽的要求。     

多普勒频率偏置线性调频信号的模糊函数分析

线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号是研究最早、应用也最广泛的一种脉冲压缩信号,当LFM回波信号有较大的多普勒频移时,匹配滤波器仍能起到良好的脉冲压缩作用,这使得多普勒频率偏置技术得以应用。由于需要对发射信号进行多次周期扫频来获得目标的速度信息,根据模糊函数定义推导了多周期多普勒频率偏置线性调频(Doppler frequency shifted linear frequency modulation,DFS-LFM)信号的模糊函数,以及不同DFS-LFM信号的互模糊函数,并对DFS-LFM信号参数与雷达距离和多普勒分辨性能进行了分析。分析结果表明,多周期LFM信号进行多普勒频率偏置后,分辨性能不受影响;对于多个不同多普勒频率偏置的LFM信号,距离和速度分辨能力不受影响但其最大不模糊多普勒谱宽发生改变且与频率偏置间隔有关。当多普勒频率偏置间隔大于目标最大多普勒频移时,既不会影响目标的多普勒速度分辨性能,又能充分利用多普勒频谱,降低了系统对工作频率及带宽的要求。     

基于多视图像序列跟踪的SAR地面运动目标检测

为基于合成孔径雷达(SAR)检测地面切向运动目标,提出基于多视图像序列跟踪的检测方法。在SAR多视图像序列上,具有切向速度的地面运动目标在子视图像间的位移轨迹可近似为一条斜线。该算法利用具有方向性约束的动态规划实现动目标在SAR多视图像序列上的轨迹跟踪,进而沿散焦轨迹作非相干积累可显著改善微弱目标检测性能。基于跟踪信息可实现动目标切向速度估计和解Doppler模糊。基于实测机载SAR数据的数值实验证明了该方法的有效性。     

任意构形双基SAR的频域分析与成像

任意构形双基SAR由于其灵活性等特点,成为SAR的重要研究方向之一,一种典型的任意构形双基SAR就是星机混合模式．任意构形双基SAR的斜距历程是发收斜距历程的双根号之和,且具有距离和方位二维空变特性,在建立点目标的频率域模型方面遇到了新的困难．由于发收斜距历程的差异,它们对总的瞬时Doppler频率的贡献是不同的,随距离、方位和Doppler历程而变化．因此,文中在建立任意构形双基SAR点目标频域模型时引入了代表发收雷达对总的瞬时Doppler频率贡献差异的双基参数——瞬时Doppler贡献比,并根据其物理意义求得了它随发收平台运动参数、目标位置和频率变化的近似解,然后利用驻定相位原理和Taylor级数展开法建立了具有任意构形特性的双基SAR点目标的频域模型．并对此频域模型的距离向和方位向的空变性进行了分析,给出了解决任意构形双基SAR成像时二维空变问题的chirp—z频率域成像算法．最后通过机载和星机构形下的仿真验证了此频域模型的准确性和成像方法的有效性．     

频率分集分布式子阵雷达的相参积累检测方法

为了实现频率分集分布式子阵雷达的相参积累检测,提出一种基于广义似然比检验(GLRT)和条件广义似然比检验(CGLRT)的检测方法.分析了该方法的积累检测性能和解角度模糊性能,并且针对由频率分集引起的多普勒差异问题,提出基于Keystone变换的多普勒补偿方法.理论分析和仿真结果表明,与单频工作的分布式子阵雷达相比,频率分集分布式子阵雷达具有更好的相参积累检测性能,并且能够降低栅瓣的影响,提高解角度模糊能力.通过Keystone变换可在目标径向速度未知的情况下,进行多普勒差异的补偿,实现频率分集分布式子阵雷达的相参积累检测.     

正交频分复用调制雷达高速弱目标检测算法

为提高正交频分复用(OFDM)调制雷达对高速弱目标的检测能力,提出了一种基于相参Radon变换的OFDM调制雷达高速弱目标检测算法。首先分析了高速弱目标回波信号模型以及对其进行长时间相参积累时出现的跨距离单元走动问题,然后采用相参Radon变换算法沿距离单元走动斜线对其进行长时间相参积累,并研究了其存在速度模糊情况时的参数估计方法。理论分析和仿真结果表明,该算法具有比非相参Radon变换和动目标检测(MTD)更优的低信噪比(SNR)背景下的目标检测性能,并能进行有效的参数估计。