线性调频步进信号雷达微多普勒效应分析及目标特征提取

研究了线性调频步进信号体制下雷达目标的微多普勒效应,分析了距离像走动和卷绕现象,并重点讨论了旋转和振动形式的微动引起的微多普勒效应,推导出了其在距离-慢时间平面的解析表达式.在此基础上,提出利用推广的Hough变换法并结合时频分析来提取微多普勒特征的方法,并详细论述了不同旋转(振动)频率和半径(振幅)情况下的处理算法.仿真实验验证了文中微多普勒效应理论分析和特征提取方法的正确性.

直升机振动环境下的毫米波调频步进信号仿真分析

建立了直升机的振动数学模型,在此基础上分析了正弦振动对调频步进体制雷达下的合成高分辨距离像的影响.按照"成对回波"理论,说明在一定条件下正弦振动将给合成的高分辨距离像带来"对副像",并对毫米波调频步进信号雷达系统进行了仿真.提出对前向飞行的水平旋翼的振动进行补偿,可以大幅度提高合成距离像的质量.

运动目标环境下的调频步进信号分析

线性调频步进信号是一种新的高距离分辨率信号 .首先定义了线性调频步进信号的负型模糊函数 ,并简单分析了线性调频步进信号的一般分辨性能 .对于运动目标环境下的线性调频步进信号特性进行了较为详尽的分析 ,讨论了线性调频步进信号的目标运动回波特性 .

调频步进信号高速目标精确运动估计

本文针对调频步进信号高速目标运动估计问题,首先,利用负正调频步进信号,提出一种基于多项式相位变换的加速度和速度估计方法,该方法对加速度实时估计以及对速度进行精确估计;其次,借鉴图像对比度思想,进一步提出一种新的解速度模糊方法;最后,仿真验证了本文方法抗噪性能好、算法简单且运算量小.

基于随机调频步进信号的高分辨ISAR成像方法

为充分利用随机调频步进逆合成孔径雷达回波所具有的联合稀疏特征,提高成像性能,该文提出一种基于分布式压缩感知理论的随机调频步进逆合成孔径雷达高分辨成像方法。首先构建随机调频步进信号回波的联合稀疏表示模型,并完成子脉冲的脉冲压缩处理;其次,基于每组子脉冲的随机方式(组与组之间的随机方式不同),构建相应的随机量测矩阵,获取回波的压缩感知信号模型,并利用分布式压缩感知理论实现距离向联合高分辨重构;最后结合回波在方位向的稀疏性,采用快速稀疏重构算法实现方位向高分辨成像。理论分析和仿真结果表明由于充分利用了随机调频步进信号回波的随机性与联合稀疏特征,所提出方法具有重构精度高、距离向采样率低、抗噪性能强等特点。

调频步进信号高速运动目标径向速度精确测量技术研究

针对调频步进信号高速运动目标径向速度影响合成距离像问题,提出一种复合测速方法.首先利用窄带跟踪距离的微分值对回波进行速度补偿和包络移动,其次对正正步进频率信号进行相关处理并构造跟踪回路以实现速度粗略估计和跟踪,然后再利用跟踪速度微分值补偿加速度,最后对正负步进频率信号进行相关处理,实现速度的精确测量.仿真结果证明了该方法的可行性.

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。

稀疏线性调频步进信号ISAR成像观测矩阵自适应优化方法

基于压缩感知(CS)理论的稀疏线性调频步进信号(SFCS)逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术能够从少量观测数据中高概率重构出目标像,其中,观测矩阵的优化设计是提高成像质量和减少观测数据量的有效途径。然而,现有的观测矩阵优化设计研究通常没有考虑目标特征信息的有效利用,对目标的自适应能力不足。因此,该文在充分利用目标特征信息的基础上,结合稀疏SFCS信号的实际物理观测过程,提出一种ISAR成像观测矩阵自适应优化方法。该方法首先建立参数化稀疏表征成像模型以解决稀疏SFCS信号多普勒敏感问题,在此基础上,以在达到成像质量要求条件下使用最少观测数据量获得最优成像结果为目标对观测矩阵进行自适应优化设计,最终能够利用最少的数据量获得满意的目标成像结果。仿真实验验证了该算法的有效性。

基于线性调频步进信号的空间自旋目标时变三维成像方法

三维成像对空间目标测量、分类、识别等具有重要的意义。线性调频步进信号具有瞬时带宽较窄的特点,可获得较远的探测距离,在空间目标监视中具有优势。基于线性调频步进信号模型,提出了一种空间自旋目标时变三维成像的方法,并对由此产生的距离走动等问题进行了详细讨论。通过采用L型三天线雷达,首先分别获得各天线回波对应的高分辨距离像(high resolution range profile,HRRP)序列,然后利用Hough变换提取高分辨距离像序列中各个目标散射点的自旋运动特征,以获得各个散射点的自旋"轨迹",最后通过对不同干涉平面内的高分辨距离像序列进行干涉处理,获得各散射点在每一慢时间时刻的空间方位向和俯仰向位置,结合高分辨距离像序列获得的距离向信息即可准确重构散射点的时变空间三维位置。仿真实验验证了文中自旋目标时变三维成像方法的有效性。

线性调频步进信号雷达目标运动参数估计方法

针对目标运动对线性调频步进信号雷达成像的影响,提出一种基于时频分析的目标运动参数估计方法。对差频处理后的各簇回波信号进行快速傅里叶变换,利用变换后信号与子脉冲序列的线性调频关系,通过维格纳分布和Radon变换对目标不同时刻运动参数进行估计。结合二值数学形态学与图像边缘检测方法提高对多散射点目标运动参数估计的精度。在此基础上,针对目标可能出现的变速运动情况,利用最小二乘算法拟合整个成像时间内目标运动速度的变化,较好地实现对机动目标的运动参数估计。仿真实验验证了本文方法的有效性。

光学线性调频步进信号合成与高分辨测距演示

利用分立激光器合成大带宽线性调频步进信号(FSCS)激光信号源以实现高分辨测距。依据FSCS信号测距原理,数值计算了激光器各参数对合成FSCS信号的影响及其误差容限。计算表明,在各激光器参数误差中,起始频率和起始时间误差是引起合成FSCS信号测距分辨力恶化的最主要因素。另外,利用一台中心波长1550nm、线宽为150kHz的线性调波长激光器,通过光学斩波方式,模拟产生了合成FSCS信号,进行了高分辨力的测距演示。理论分析与实验结果表明,采用分立激光器合成高分辨力测距FSCS信号是可行的。

调频步进信号处理方法探讨

调频步进信号是一种新的高距离分辨率信号。文章首先简要阐述了线性调频信号的处理过程 ;其次对比步进频率、线性调频步进信号的处理过程 ,得到一种新的处理方法 -合成处理法 。

宽带调频步进信号的全去斜处理方法

针对宽带调频步进信号在逆合成孔径雷达中的应用,在分析信号模型的基础上,提出非常简单的全去斜处理方法,即分别将线性调频子脉冲进行全去斜处理.根据频率步进值,将去斜后的时域信号进行时间搬移.然后再将所有全去斜后经过时域搬移的信号在时域进行相干合成.最后进行傅立叶变换便可实现调频步进信号的压缩处理.文中还将本文方法与基于匹配滤波的子孔径处理方法进行了对比.计算机模拟结果说明了本文方法的有效性.

对线性调频步进信号ISAR成像系统的相干干扰技术

逆合成孔径雷达(ISAR)成像通过对距离向和方位向的二维压缩,具有比普通雷达更强的抗干扰能力。线性调频步进信号由于其独特的优点更是在ISAR成像中占据了重要地位。提出了一种对接收到的线性调频步进信号进行附加的频率调制和相位调制后转发,从而以较小的干扰功率干扰线性调频步进信号ISAR成像系统的方法。仿真实验表明,这种方法是行之有效的。

稀疏线性调频步进信号弹道导弹进动微多普勒特征重构与提取方法

通过理论推导分析了线性调频步进信号(FSCS)体制下弹头进动的微多普勒特征,并结合压缩感知(CS)理论,提出一种基于频谱稀疏FSCS的微多普勒谱图重构方法。该方法可在大幅减少FSCS子脉冲个数的条件下,准确重构出微多普勒谱图信息,同时,有效抑制了谱图中旁瓣的影响。在此基础上,针对CS理论重构出的微多普勒谱图,利用弹头进动微多普勒在谱图上的特征曲线的光滑性,提出一种基于动态规划的弹头进动微多普勒信息提取方法,并利用该方法准确提取到弹头进动微多普勒信息。仿真验证了文中方法的有效性和鲁棒性。

降低调频步进信号副瓣的方法研究

调频步进信号是高空间分辨率雷达常用的宽带雷达信号,该信号综合了线性调频信号和频率步进信号的特点,其步进值Δf和脉冲宽度Tp的乘积可以远远大于1。但该信号进行压缩后具有大的副瓣(包括旁瓣和栅瓣)。有可能导致掩盖小的目标或者被误认为目标,因此必须对其减小。文中对线性加窗、非线性加窗以及非线性步进频率等多种降低调频步进信号副瓣的方法进行了研究;并还提出了按正切函数步进的非线性步进调频信号模型,相比于线性步进调频信号具有更低的副瓣。

相位编码调频步进信号及其性能分析

针对步进频率波形数据率低、运动补偿难度大的问题,提出了一种新的相位编码调频步进信号(PC-CFS)。新信号在相位编码步进信号的基础上,通过对每个子码进行Chirp调制,在保持子脉冲时宽不变的情况下,增大了载频步进量,减小了子脉冲个数,提高了信号的数据率。在推导新信号模糊函数的基础上,着重分析了其距离、多普勒分辨性能,并在性能比较中得出该信号具有较好的距离、多普勒联合分辨能力,大大降低了运动补偿难度,且信号的低截获、抗干扰性能也得到进一步提升的结论。

采用高阶累积量的调频步进信号逆合成孔径雷达成像新方法

针对在调频步进信号逆合成孔径雷达(ISAR)成像中回波脉冲综合相参化变弱的问题,提出了一种高阶累积量(HOC)频域带宽合成方法.首先建立回波信号在噪声下的HOC表达式,然后对脉组内子脉冲间的误差相位进行估计,再合成一个大带宽线性调频信号,从而获得高分辨一维距离像,最后在方位多普勒域用距离瞬时多普勒方法获得高分辨ISAR图像.与传统方法相比,HOC方法可较好地用于在低信噪比下调频步进信号频带综合.仿真数据处理结果表明,HOC方法在信噪比低于5dB时,其成像效果明显优于传统方法.

随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法研究

传统步进频率波形不模糊距离窗大小受载频步进量制约,将会导致距离像混叠等问题.针对此问题,基于压缩感知理论,研究了一种随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法.首先对子脉冲进行脉压(Dechirp)处理,将处理后的回波信号看作为具有等效带宽线性调频信号回波的量测数据;其次根据子脉冲随机发射方式构造相应的量测矩阵,得到随机稀疏调频步进信号的压缩感知重构模型,并采用压缩感知重构算法得到高分辨一维距离像.最后,对该方法不模糊距离窗大小进行了分析,并给出了影响不模糊距离窗大小的因素和参数设置原则.所研究方法通过将随机稀疏调频步进信号的距离像合成处理等效为LFM信号的距离像合成过程,既降低了载频步进量对不模糊距离窗大小的限制,克服了距离像混叠问题,又提高了距离像合成性能.仿真实验进一步验证了本文方法的有效性.

对调频步进信号两种脉压方法的比较研究

研究了调频步进信号两种合成处理方法。一种是先进行子脉冲压缩处理,然后在脉冲间进行傅立叶逆变换,这种方法会产生距离栅瓣。借助于调频步进信号的模糊函数分析距离栅瓣产生原因,并给出信号参数约束条件,以消除距离栅瓣;另一种方法是先把子脉冲串合成完整的线性调频信号,再进行压缩处理,这种方法可以避免栅瓣的产生,但是处理方法比较复杂。通过计算机仿真结果,证明了两种算法的正确性,并详细分析两种处理方法的特点。