大时宽线性调频信号多普勒-距离耦合误差补偿方法浅析

线性调频信号多普勒-距离耦合产生的距离误差，对于精密跟踪雷达需进行补偿校正。本文给出了两种解决方案，并对它们的性能进行分析比较，为在工程应用中选择合适的补偿方案提供参考。

距离多普勒耦合对雷达滤波精度影响分析

距离多普勒耦合效应是线性调频信号的固有特征。首先分析了距离多普勒耦合的数学模型,给出了考虑耦合效应的α-β-γ滤波的具体形式,最后通过仿真分析,研究了对距离、速度和加速度滤波精度的影响,仿真结论对雷达数据处理有着重要的指导意义。

距离多普勒耦合效应对雷达测距精度的影响分析及解决

从线性调频雷达脉冲压缩原理入手，详细分析了距离多普勒耦合效应对雷达测距精度的影响。介绍了补偿的基本方法，并给出了补偿前后的对比曲线。

基于随机微分方程的高耦合系数条件下距离估计方法

针对线性调频体制雷达在高耦合系数条件下距离-多普勒耦合效应严重影响雷达测距精度问题,提出了一种目标距离估计方法.基于随机微分方程理论,构造随机过程来估计目标距离值,从理论上推导出该方法估计误差与数据率、耦合系数、雷达测距随机差参数具体数量关系,并证明了该方法在适当条件下能显著改善雷达测距精度.仿真结果验证了所研究方法的可行性.

调频连续波激光雷达距离-多普勒解耦新方法

调频连续波激光雷达探测运动目标时,通常采用二维傅里叶变换解耦合方法.当探测高速运动目标时,由于目标移动导致不同调频周期的中频信号频谱峰值不在同一距离单元,用二维傅里叶变换法进行解耦将产生速度模糊.新的解耦方法通过对多个周期的中频信号频谱峰值位置进行直线拟合,获得目标径向速度估计值.利用速度估计值构建多普勒补偿信号,并与原中频信号相乘.补偿后的中频信号频谱峰值在同一距离单元内.将补偿后的中频信号用二维傅里叶变换法获得的径向速度与之前的速度估计值相加,得到最终的目标径向速度.仿真结果说明新方法在获得较高测距、测速精度的同时,可以有效提高调频连续波激光雷达的无模糊速度.

多普勒耦合下的声呐系统TOA多目标跟踪

在一些发射窄带信号的声呐系统中,由于多普勒维度的分辨率较低,因此该类系统无法提供性能较好的多普勒信息。而在此情况下可以获得精度较高的信号到达时间(Time of Arrival,TOA)估计。此外,在某些多普勒容错信号如线性调频信号中,往往会出现距离-多普勒耦合(Range-Doppler Coupling,RDC-TOA)现象。本文将距离-多普勒耦合现象建模至目标量测模型中,并且利用迭代的多目标多伯努利(Multi-object Multi-Bernoulli,MeMBer)滤波器完成多站被动声呐系统基于TOA量测的目标跟踪。仿真结果证明了本文所提出算法的性能。

高耦合系数条件下径向速度估计的新方法

本文在分析了线性调频信号距离—多普勒耦合原理的基础上,提出了一种高耦合系数条件下径向速度估计的新方法.该方法利用雷达波形参数切换带来的距离信息,通过所建立的匀速模型和匀加速模型,在滤波器起始之前对径向速度进行了有效的估计,解决了高耦合系数条件下多普勒耦合测距误差修正、数据关联以及最佳滤波器起始的问题.对导弹防御雷达的仿真验证了该方法的有效性.

基于α-β滤波的频率步进导引头运动补偿算法研究

频率步进信号是速度敏感信号,运动补偿的好坏直接决定着频率步进导引头的性能,而做好相对运动速度估计是运动补偿的关键。文中提出了利用导引头自带惯导的速度信息进行粗补偿,使目标的一维距离像不存在展宽现象,再通过对距离测量数据进行α-β滤波的方法,获得相对运动速度的精确估计,进而进行精确的运动补偿,飞行试验证明了此种方法的有效性。

波形切换对雷达距离测量的影响

雷达为满足距离测量的需要,在不同的跟踪距离区间采用不同的波形参数,但在波形切换时会产生距离测量值的跳变。结合雷达典型的距离跟踪原理,分析了导致雷达波形切换时距离跳变的根本原因是未进行距离-多普勒耦合的补偿,对距离-多普勒耦合产生的原因及其对脉冲压缩雷达距离测量的影响进行了研究,给出了一种可行的距离-多普勒耦合补偿方法,并进行了试验验证。结果表明,该方法可有效消除距离-多普勒耦合引起的距离测量误差,解决了波形切换时距离测量值的跳变问题。

从音调与人耳到声源距离关系引出的探究

当声源与人耳处于相对静止或相对运动时,巧妙运用两部手机探究人耳所听声音音调高低与声源到人耳之间距离的关系,能够轻松得出声源和人耳的相对运动会对音调产生影响的结论。由声音的这一现象联想、延伸到光产生的多普勒-斐索效应,科学家推测宇宙正在膨胀。

LFM脉冲雷达恒虚警检测的多假目标干扰研究

针对采用均值恒虚警检测器的线性调频脉冲雷达,提出了一种破坏雷达检测的多假目标干扰方法。首先,阐述了利用多普勒频率调制实现假目标分布的干扰策略。推导了假目标信噪比、假目标个数等关键参数。最后对干扰系统提出了一些建议,并对推导的结论进行了仿真验证。仿真结果表明,采用这种干扰方法可以大大降低目标被发现的概率。

EBPSK调制脉冲雷达信号的探测性能

研究了EBPSK(extended binary phase shift keying)调制脉冲雷达信号的探测性能.首先分析了该雷达系统信号在几种情况下基于CFAR(constant false alarm rate)的目标检测概率,表明在未知目标距离情况下,EBPSK调制雷达信号的探测性能优于传统LFM雷达信号的探测性能,在短波信道中,EBPSK脉冲雷达信号不存在多普勒频扩.该信号的模糊函数是对称的,所以不存在距离-多普勒耦合效应.其次,EBPSK调制雷达系统的调制器灵活多变,可根据要求设置不同的调制参数以改变信号的测距精度与目标探测性能.最后,通过仿真实验验证了理论分析的合理性,在较大脉冲回波时延估计误差的前提下,EBPSK信号的脉冲压缩性能高于LFM的脉冲压缩性能,且获得相同的探测性能,当时延大于0.05μs时,EBSPK脉冲雷达信号所需SNR比LFM脉冲雷达信号要少;当时延为0.5μs时,EBSPK脉冲雷达信号所需SNR比LFM脉冲雷达信号少25 d B.

一种调频步进雷达信号运动补偿新算法

基于调频步进雷达信号是一种速度敏感信号,需要进行严格的运动补偿,文中详细推导了调频步进雷达信号2次脉冲压缩处理的理论表达式,分析了目标运动带来的距离耦合项,并对经典运动补偿方法进行了理论推导和研究。同时,还提出利用步进频体制的距离-多普勒耦合效应,只需一次补偿的新方法,仿真实验验证了该方法的有效性。

一种线性调频波形下的目标跟踪算法

研究在线性调频波形下把径向速度 (多普勒 )测量引入 Kalman滤波的新方法 ,分析了距离和径向速度测量的统计特性以及距离 -多普勒耦合引起的偏差 ,给出了位置测量噪声与径向速度测量噪声的协方差 ,导出了一个等价的径向速度测量方程 ,其测量噪声与位置测量噪声统计是不相关的 ,由此得到一个序贯处理的滤波算法。蒙特卡罗仿真表明 ,通过采用这一新算法引入径向速度测量 ,可以有效地消除距离 -多普勒耦合引起的偏差 ,大大提高状态估计的精度 ,而且其估计性能优于传统的推广

雷达调频编码脉冲信号的设计与处理

现代雷达为获得较高的距离分辨力通常采用编码频率脉冲串信号和步进频率脉冲串信号,但都存在数据率低和较为严重的距离-多普勒耦合问题。在研究这两种信号特点的基础上,提出了调频编码脉冲信号形式并给出了相应的信号处理方法。经仿真对比可见,该信号形式及其处理方法能同时解决步进调频信号高距离-多普勒耦合、低数据率两大问题,具有较好的联合分辨力。

LFM脉冲雷达测距偏差分析与估计

研究了线性调频(LFM)脉冲体制雷达由于距离-多普勒耦合效应造成的测距偏差问题。推导、分析了该测距偏差的产生机理,指出了偏差中被大多数研究者遗漏的非线性余项,并分析了该余项与雷达发射信号及目标运动参数的关系;利用无约束优化方法对该偏差余项进行估计。最后,计算机仿真实验验证了分析结论和估计算法的正确性。

基于窄带测距信息的空间目标微动特征检测与估计

微动目标被线性调频信号照射时,由于距离-多普勒耦合效应,微多普勒的存在会使得目标测量距离发生偏差。该文以匀速转动目标为例,从理论上证明了这种测距偏差随时间呈正弦规律变化,并且可以被跟踪雷达所观测。在此基础上,针对窄带跟踪雷达系统,提出了一种目标微动特征检测与参数估计的新方法,以空间目标精密跟踪雷达的典型参数为依据,设计了仿真实验和暗室动态测量实验,分析结果证明了该文的观点以及检测与估计方法的有效性。

空间监视相控阵雷达对目标跟踪的研究

主要研究空间监视相控阵雷达目标跟踪问题。针对LFM脉冲测距时由于距离-多普勒耦合而产生的系统偏差,采用修正测量方程的扩展卡尔曼算法,解决了非线性跟踪滤波问题,并利用Monte Carlo仿真实验验证了算法的有效性。

调频连续波激光探测系统多目标分辨方法研究

提出了一种基于速度补偿的距离-多普勒解耦方法,用于消除调频连续波激光探测系统探测高速目标时的速度模糊;提出了基于该解耦方法的调频连续波激光探测系统多目标分辨方法,使该系统能够在较大动态范围内分辨多个运动。仿真结果表明：基于速度补偿的距离-多普勒解耦方法可以扩展系统的测速范围,具有较高的测速和测距精度;多目标分辨方法可分辨高速运动的多个目标以及相同距离下不同速度的多个目标。