毫米波调频步进雷达复合测速方法

毫米波调频步进体制雷达是一种重要的距离高分辨率雷达,运动补偿是其实现距离高分辨的核心技术。针对调频步进体制雷达的运动补偿问题,提出了三种复合测速方案：脉组间调频步进复合、脉组内调频步进复合及脉冲多普勒与调频步进复合方案,并对这三种方案的可行性和应用场合进行了分析,给出了一种可满足应用条件的复合测速方案,即脉冲多普勒信号与调频步进信号交替发射的复合测速方案,针对该方案给出了具体的参数设计与约束条件。仿真结果表明,该方案测速精度高,抗噪性能好,计算量小。     

频率步进雷达距离像互相关测速补偿算法

测速补偿是宽带雷达信号处理的关键.目前宽带雷达系统一般采用窄带信号测速、宽带信号成像,导致工作效率降低、体系复杂.深入研究了一维距离像互相关测速法,提出了实包络互相关和复包络互相关两种处理方法,并详细分析了二者的区剐,给出了理论测速性能.理论分析和仿真表明,采用距离像复包络互相关处理,即使距离像存在严重波形发散,无需先进行粗测速补偿,仍能精确测速且具有良好的抗噪性能,使得宽带频率步进雷达实时自测速补偿成为可能.     

基于参数估计的步进频ISAR成像运动补偿方法

分析了基于步进频雷达运动目标的回波信号模型,讨论了目标运动对ISAR成像的影响,针对当目标有速度或加速度时会造成高分辨距离像移位和畸变,并使二维像散焦的情况,提出了一种基于高斯包络线性调频信号自适应分解、高分辨距离像互相关法及多普勒横向像最小熵法的运动补偿算法。该算法利用高斯包络线性调频信号自适应分解得到回波多普勒调频率和目标运动的加速度,通过距离像移动对目标运动速度进行初估计,并用高分辨距离像互相关法及多普勒横向像最小熵准则提高目标速度及加速度的估计精度,然后进行运动补偿。该算法计算量小,估计精度高,仿真结果验证了它补偿效果好,能获得清晰的ISAR像。     

基于去斜的步进频合成高分辨距离像新方法

研究了一种基于子脉冲去斜的高分辨距离像合成新方法。首先,用本地参考信号对接收的步进频脉冲串信号进行去斜处理,然后把去斜之后的信号按顺序在时域上拼接起来得到宽带回波,最后按传统的处理方法得到目标的一维距离像和二维逆合成孔径雷达像。这种方法避免了传统时域拼接法的上采样、频移和相位补偿运算,减小了处理复杂度,易于工程应用。     

正负频率步进信号精确测速算法

利用正负频率步进信号特殊的信号波形,提出了一种复合测速算法。其核心思想是从不同的角度巧妙地利用回波间的相关性,通过分析与速度有关的相位或距离信息完成目标速度估计。所提算法不仅有效地利用了运动目标帧间距离走动的信息,还充分利用了运动目标在正负频率步进信号体制下耦合时移相反的特性,其结果能够直接实现高速运动目标的精确测速,完成目标微动特性的测量。仿真结果证明了所提算法的有效性。     

基于频域波形分析的调频步进雷达测距测速新方法

调频步进雷达存在时延-多普勒耦合,对目标测距测速造成严重的影响。在分析其多普勒性能的基础上,通过采样点位置得到目标的粗距离。然后,根据距离-速度耦合关系得到目标的粗速度,经过二次项补偿后再通过频域波形分析获得目标各散射点的真实距离。最后,通过解耦合得到目标精确速度。详细分析了这一解距离速度耦合的新方法,提出了基于频域波形分析法测距测速的具体步骤。仿真结果表明,这种方法在采样率较高和速度不模糊时具有较好的效果。     

毫米波宽带雷达相位误差校正方法研究

为了有效解决相位误差对于步进频信号合成高分辨的影响,在分析步进频雷达相位误差来源的基础上,提出了一种相位误差校正方法。理想情况下,频率步进信号为相参信号,脉冲间的相位具有线性关系,相邻脉冲间的相位差恒定。随机相位误差的存在,破坏了频率步进信号的相参性,导致合成高分辨结果旁瓣峰值电平提高,噪声基底抬高。合成高分辨前,利用相邻脉冲接收信号相位差与均值的差值对采样信号进行相位补偿,可以一定程度上校正相位误差对步进频信号的影响。对仿真数据与实测数据的处理结果表明,该方法可有效提高频率步进体制雷达的检测性能。     

地物背景下的运动目标频域带宽合成方法

在频率步进雷达中,利用带宽合成技术进行距离成像,具有距离像不模糊范围大、栅瓣电平低等优点。但对地物杂波下的运动目标成像时,距离像信杂比低,并且栅瓣电平对多普勒频移很敏感。提出一种改进的频域带宽合成方案。首先研究了多普勒域抗杂波的参数设计问题,然后设计了二维杂波滤波器实现了抗杂波,最后利用脉间相参处理后的信号特性提出了一种运动补偿方法,有效抑制了距离像的栅瓣电平。外场试验结果验证了方案的优势。     

调频步进频雷达的测速方法性能分析

在高速弱小目标环境下,目标机动性强,调频步进频雷达的测速算法需要具有较好的抗机动和抗噪性能。详细分析了耦合时移测速和帧内相关测速在目标机动情况下的测速性能,理论分析和仿真结果表明加速度对帧内相关测速影响较大。在此基础上进一步提出了基于二次相位影响的速度搜索算法,并分析了各种算法在低信噪比下的速测性能。仿真实验结果表明所提的测速方法具有较高的抗噪性能。所提方法具有较大的测速范围和较好的测速精度,且实时性强,易于工程应用。     

调频步进雷达的目标速度估计方法

针对调频步进雷达目标运动对合成距离像的影响,提出了一种快速的速度估计方法.根据调频步进雷达运动目标的回波特性,首先对压缩后的子脉冲进行包络平移.然后将前后两帧中同一频率的信号进行相关处理,对消相位项中距离信息及距离和速度交叉信息,只保留速度信息.再通过快速傅里叶变换处理,完成速度的快速估计.最后利用估计的速度对回波进行补偿,得到了清晰的一维距离像.仿真结果证明了该方法的有效性.     

Simutaneous radar imaging and velocity measuring with step frequency waveforms

The principle and method of both radar target imaging and velocity measurement simultaneously based on step frequency waveforms is presented. Velocity compensation is necessary in order to obtain the good High resolution range profile since this waveform is greatly sensitive to the Doppler shift. The velocity measurement performance of the four styles is analyzed with two pulse trains consisted of positive and negative step frequency waveforms. The velocity of targets can be estimated first coarsely by using the pulse trains with positive-positive step frequency combination, and then fine by positive-negative combination. Simulation results indicate that the method can accomplish the accurate estimation of the velocity with efficient computation and good anti-noise performance and obtain the good HRRP simultaneously.     

高分辨距离像辅助的机动目标跟踪算法

宽带相控阵雷达可以获得高分辨距离像,利用此特征获取目标的姿态角成为了一种可能,基于此提出了一种新的机动目标跟踪算法,充分利用高分辨距离像特征,实时估计目标姿态角,并将姿态角信息融合到雷达的量测方程,本文结合先进的非线性滤波算法,提出了利用姿态角的交互多模型不敏卡尔曼滤波算法。通过计算机仿真表明,利用目标姿态角的机动目标跟踪算法相比传统算法目标跟踪精度(位置精度和速度精度)得到很大提高。同时姿态角误差越小,目标跟踪性能越好。     

基于宽带雷达HRRP舰船目标长度估计算法

针对宽带雷达舰船一维高分辨距离像(high range resolution profile,HRRP)特征提取问题,提出了一种船长特征提取算法。首先,基于雷达舰船跟踪信息估计出姿态角,并提取运动状态特征;其次,根据边界幅度异常变化判断目标是否存在截像;然后,根据相邻相关法对齐目标,并剔除异常的HRRP距离像,采用基于门限分割方法提取目标区域,按照一定的投影准则计算船长。所提出的方法测长精度高,通过实测数据验证表明,自动估计船长平均误差在10%以内,具有较强的工程应用价值。     

Simultaneous range and radial velocity estimation with a single narrowband LFM pulse

The mismatch effect induced by the radial motion of a target is analyzed for linear frequency modulated(LFM) signals.Then,a novel integrated processing scheme is proposed to resolve the delay-Doppler coupling effect in LFM pulse compression.Therefore the range and radial velocity of the target can be simultaneously estimated with a narrowband LFM pulse.Finally,numerical simulation results demonstrate the effectiveness and good performance of the proposed method.     

基于最优路径的弹道目标径向长度提取方法

针对强噪声环境中弹道目标径向长度提取困难的问题,提出了一种基于最优路径的弹道目标径向长度提取方法。首先对目标距离像进行时间积累,得到一维距离像时间序列,然后分别计算每相邻帧的距离像中各个像素之间转移的幅度代价函数和路径代价函数,根据总代价函数的大小判断各散射中心的相关性,搜索得到一条代价函数最小的路径即最优路径,确定目标头部和尾部散射中心的位置,进而得到各个时刻目标径向长度。该方法算法简单,在强噪声环境中也能保证较高的正确率。对仿真和模拟测试数据的分析处理验证了该方法的有效性。     

基于全局最小熵的随机稀疏调频步进信号运动补偿方法

发射频率和孔径二维随机稀疏的调频步进信号,可降低雷达系统对采样率的要求,同时可提高抗干扰能力。但是调频步进信号随机稀疏时会带来运动补偿困难的问题。针对此问题,提出一种基于全局最小熵的运动补偿方法。首先,利用全局最小熵方法完成包络对齐;其次将初相校正问题转换为径向速度与加速度的参数估计问题。为实现速度的高精度估计,采取粗搜索与精估计相结合,以全局最小熵作为代价函数,基于黄金分割法进行变步长搜索实现参数的快速高精度估计,最终完成初相校正。理论分析和仿真结果表明该算法具有参数估计速度快、估计精度高且在较低的信噪比条件下具有较高稳健性的优势。     

基于轨道误差搜索的双基地ISAR包络对齐算法

针对空间目标这一应用背景提出了一种基于轨道信息的双基地逆合成孔径雷达包络对齐算法。首先推导了空间目标位置预报误差与慢时间之间的函数关系,分析表明,成像时间内轨道预报误差可用慢时间的二阶函数表示。在此基础上,利用轨道预报值和轨道误差搜索结果通过在频域补偿相位的方式完成了一维距离像包络的精确对齐。参数搜索过程中,确定了误差速度和加速度的搜索步进量,并以二维图像的对比度作为代价函数。仿真结果表明,相比于传统基于回波相关性的包络对齐算法,该算法更适用于因双基地角和极化失配等因素导致信噪比较低的双基地回波。     

雷达舰船目标HRRP成像视角参数估计

针对雷达舰船目标一维距离像敏感于姿态角,分析了成像视角对船长估计精度的影响,提出一种舰船成一维距离像视角参数估计方法,首先建立雷达舰船运动模型,对雷达跟踪数据预处理,并估计出目标的运动状态和航速,通过稳健回归估计方法进行二次曲线拟和,估计出舰船目标成像视角参数,通过本文方法估计的视角参数可用于基于高分辨距离像的舰船目标识别和船长估计中。经实测数据验证表明,估计出的视角平均误差小于5°,本文方法易于实践,具有较高的工程应用价值。     

基于统计建模的字典学习算法在HRRP的应用

基于字典学习模型能真实反映雷达高分辨距离像(radar high resolution range profile, HRRP)潜在结构特征和统计建模算法可有效解决HRRP姿态敏感性问题的特点,运用统计建模划分HRRP角域,对鉴别字典的原子选取和判别优化问题开展研究。首先提出了基于概率主分量分析的最大概率差值算法,自适应划分HRRP角域获取帧界线。其次,利用帧界线对应功率谱特征构成初始化鉴别字典,在鉴别字典基础上优化判别准则,引入原子稀疏相似误差约束最优字典更新实现测试样本分类。雷达实测数据的实验结果验证了该算法可提高目标识别率,同时对噪声干扰具有很好的鲁棒性。