线性调频连续波信号的周期分数阶Fourier变换检测与估计

分数阶Fourier变换(FRFT)对LFM信号具有最优检测能力,但对线性调频连续波(LFMCW)信号的检测与估计是次优的。由于LFMCW信号可视为LFM信号的周期拓展,基于FRFT对LFM信号的能量聚集和相干累积思想,该文提出一种新的信号处理方法周期分数阶Fourier变换,以实现对LFMCW信号的检测和估计。周期分数阶Fourier变换的核函数可以与LFMCW信号实现最佳匹配,理论分析和仿真实验表明,随着观测时间的增加,可以实现对LFMCW信号的渐进最优估计,具有比FRFT更优的检测性能。

基于周期Choi-Williams Hough变换的线性调频连续波信号参数估计算法

在采用联合CWH(Choi-Williams Hough)变换估计多周期线性调频连续波(LFMCW)信号的参数时,当观察时间大于一个周期时,输出信号的信噪比不再随时间的增加而增大,且时频图中会出现多个峰值干扰信号参数的估计。结合CWH对LFMCW信号的能量聚集和相干累积思想,该文提出一种基于周期CWH变换的多周期LFMCW信号的参数估计算法,给出了多周期LFMCW信号的PCWH变换公式;分析了PCWH输出信噪比与观测时间和观测样本信噪比的关系;分析了参数估计精度。最后,数值仿真验证了该算法的有效性,证明在对多周期LFMCW信号参数估计时,PCWH更优。

LFMCW雷达的差频信号采集系统设计

差频信号采集系统是线性调频连续波(LFMCW)雷达的核心部件之一。针对国产某新型LFMCW雷达传感器,设计并实现了基于C8051F120的LFMCW雷达差频信号采集系统,包括调制信号产生模块、差频信号采集模块以及串口通信模块。主要实现的功能有:产生非线性校正后的锯齿波调制信号;采集雷达差频信号并搭建二阶有源带通滤波器进行放大滤波;发送差频信号至上位机等。实验验证了LFMCW雷达差频信号采集系统的有效性。

基于线性调频连续波的合作式通信辐射源测距

针对加速运动目标参数估计中,离散多项式变换方法无法进行非整数估计的问题,本文提出基于瑞夫算法的离散多项式变换法和基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法2种新型离散多项式变换算法,对加速运动目标速度和加速度进行估计,并对2种算法的估计误差和计算量进行了分析比较。结果表明:2种算法在信噪比-20 dB时均方误差开始接近克拉美罗界。基于瑞夫算法的离散多项式变换法与3次迭代基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法均可在较低信噪比下可实现任意频率的有效估计且性能接近,二者均可实现低信噪比下速度、加速度的有效估计,但基于瑞夫算法的离散多项式变换法计算量远小于3次迭代基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法。

线性调频连续波信号的检测和参数估计

针对长时间积累较难在线性调频连续波信号的检测和参数估计中应用的问题,该文提出一种联合变窗长相干平均法与循环平稳法的线性调频连续波信号检测与参数估计算法。首先基于分段相干的思想采用变窗长相干平均法提高信噪比的增益,然后利用循环平稳法完成信号的检测和参数估计。该算法以较低计算复杂度实现信号的长时间积累,并且解决了起始时间给信号检测和参数估计带来的问题,在低信噪比条件下具有较好的估计性能。仿真结果验证了方法的有效性。

线性调频连续波信号检测与参数估计算法

针对长时间积累的方法较难在线性调频连续波信号的检测和参数估计中应用的问题,该文基于归一化变窗长相干平均法,提出一种联合帧间相关法与循环平稳法的线性调频连续波信号检测与参数估计算法。该方法首先利用归一化变窗长相干平均法实现噪声方差的一致性,然后在此基础上利用帧间相关法实现周期的精确估计,最后利用循环平稳法估计信号的相位参数。该算法以较低的计算复杂度实现信号的长时间积累,在低信噪比条件下具有较好的估计性能。仿真结果验证了该方法的有效性。

低信噪比下线性调频连续波信号的参数估计

针对长时间积累较难在线性调频连续波信号的检测和参数估计中应用的问题,提出一种联合帧间相关法与循环平稳法的线性调频连续波信号检测与参数估计算法.利用帧间相关法实现信号的检测和周期的精确估计,利用循环平稳法完成信号相位参数的估计.该算法以较低计算复杂度实现信号的长时间积累,解决了起始时间给信号检测和参数估计带来的问题,在低信噪比条件下具有较好的估计性能.仿真结果验证了方法的有效性.

异频信号的交叉信息融合频率估计方法

对低信噪比条件下的短时信号进行频率估计时,传统信号融合法存在抗噪性差、适用范围窄等不足,为此提出一种异频信号的交叉信息融合频率估计方法以提高频率估计精度、扩展适用范围。为消除多段信号频率不等对频谱分析的影响,构造聚焦矩阵,使多段异频信号聚焦到同一频率处得到多段同频信号;为充分挖掘信息资源,按照各段信号在时域和频域上的互补信息进行交叉信息融合,获得交叉信息融合频谱;为改善方差性能,对所求交叉信息融合频谱作算术平均,实现频率估计。实验结果表明,与现有方法相比,该算法在扩展算法适用范围的同时提高了频率估计精度,验证了该算法的可行性和有效性。

220GHz太赫兹合成孔径雷达

针对复杂战场环境实时侦察的需求,介绍了一种220 GHz太赫兹合成孔径雷达(SAR),重点研究了雷达系统设计、宽带信号补偿和SAR成像实验。雷达信号采用线性调频连续波模式,中心频率为216 GHz,带宽为4.8 GHz,采用去斜处理体制,完成了宽带一维距离像实验和SAR成像实验。实验结果表明雷达成像分辨力达到了3 cm。

正交波形虚拟孔径MIMO雷达原理与性能讨论

多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达可在接收端形成奈奎斯特虚拟阵列,大大扩展了接收阵列的有效孔径。文章讨论了在发射或接收阵列稀疏布阵的情况下,虚拟孔径MIMO雷达的测角精度和抗干扰性能。分析表明,得益于奈奎斯特虚拟孔径的形成,MIMO雷达可获得比传统相控阵雷达更窄的有效接收波束宽度和更高的测角精度。对于转发干扰,较窄的接收波束宽度也使虚拟孔径MIMO雷达更容易规避主瓣干扰。而对于非转发的压制干扰,MIMO雷达具有与相控阵一致的抗干扰性能。此外,文章还讨论了将线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave,LFMCW)信号与虚拟孔径MIMO雷达相结合的可行性和性能优势。

基于DSP的防撞雷达系统设计与实现

为保证汽车在高速公路上的行车安全,根据线性调频连续波雷达的基本原理,设计实现一种基于数字信号处理技术的毫米波车载前向防撞雷达系统。雷达系统根据简化的二维恒虚警率降低目标检测时的虚警概率,用MTD频域配对法找出同一目标出现在上、下扫频的频谱。实验结果表明,该系统能实时准确地检测前面目标车辆的距离与速度信息,运行稳定可靠。

收发一体式无线电高度表设计

为了满足中小型掠海飞行器对无线电高度表的需求,基于IVS948模块设计了一种收发一体式无线电高度表。采用线性调频连续波体制,分析对比了锯齿波和对称三角波调制信号对测量高度的影响,并对其它主要参数的选取进行了计算和分析;对软件运行流程中各个工作模式的关键环节进行了具体说明,并将FFT-CZT算法引入高度测量中。经过对工程样机的带飞试验,其测量数据与GPS差分高度数据相一致。结果表明,该型高度表工作可靠,测量数据可信,精度高,可用于中小型掠海飞行器的飞行控制系统。

77 GHz FMCW车载雷达系统设计

研制设计了一款77 GHz的调频连续波雷达系统。该系统主要包括了前端射频收发机模块、数字基带信号处理机模块。雷达的收发机模块基于加特兰77 GHz CMOS CAL77A2T4R型毫米波芯片设计;数字基带模块采用了S32R274RM芯片完成了数据采集以及数字信号处理算法。首先,根据实际应用背景和需求,对77 GHz雷达参数进行了设计,并介绍了雷达阵列信号处理中的相关核心算法,然后从距离测量、速度测量和方向定位三个维度去探测实际目标。在保证测量精度的前提下,数据处理更新时间压缩在50 ms以内,测量实时性有所改善和提升。