基于散射中心模型的舰船LFM雷达回波仿真

关于雷达回波的模拟,目前研究最多的是简单场景下点目标模型的回波仿真。针对复杂的海情背景,提出用散射中心模型仿真舰船目标LFM雷达回波的方法。首先模拟了弹道轨迹及舰船摆动,然后利用2D-ESPRIT算法提取出舰船的二维散射中心位置分布及其类型参数,并推导出舰船的散射中心回波模型。该回波模拟方法不仅流程清晰、完整,而且仿真场景复杂、回波结果逼真度好。最后用MATLAB仿真分析了舰船的LFM雷达回波及其一维距离像,验证了模型的正确性和实用性。

强混响背景下LFM信号回波检测

混响是主动声纳检测的主要背景干扰,由于它是一种非平稳的有色噪声,使得工作在白噪声条件下的检测器性能受到极大限制。在混响背景下实现目标回波检测,常采用自回归(AR)模型对宽带回波预白化处理,但在强混响背景条件下,白化后直接进行匹配滤波检测的结果不甚理想。针对此问题,在AR模型预白化基础上,提出一种改进方法,对白化后信号先进行二分奇异值分解(SVD)处理,有效去除大部分混响干扰,然后再作匹配检测。仿真实验分析表明,相比于仅白化后的匹配滤波检测,该方法可提高信混比约3 d B,匹配检测效果得到了明显改善。

基于自适应预白化的水下动目标LFM回波联合检测

有色混响噪声背景以及水下动目标径向速度造成的回波和样本失配导致匹配滤波器对于线性调频LFM(linear frequency modulation)回波检测性能下降。基于自适应预白化处理的广义似然比GLRT(generalized likelihood ratio test)方法利用混响噪声背景的自回归AR(autoregressive)模型构建白化滤波器来抑制混响噪声,但回波和混响噪声的混叠会造成AR模型偏差。结合匹配滤波的回波定位特性和基于自适应预白化处理GLRT方法的混响噪声背景抑制特性,提出结合这两种方法的联合检测算法。仿真和实验数据测试表明联合检测算法对于水下动目标LFM回波检测性能优于单纯的零速样本匹配滤波和GLRT方法。

LFM脉冲雷达密集多目标回波特性建模研究

对密集多目标的检测和分辨是当前雷达技术领域所面临的前沿课题和紧迫任务,而其中对其回波特性的分析研究则是解决其它问题的前提和基础。研究了线性调频脉冲雷达密集多目标回波信号的幅度和相位特性,建立了多目标回波信号模型,并对比双基地雷达进行了讨论,最后针对不同条件进行了仿真实验。仿真结果表明,同一距离分辨单元内,多个目标的回波会发生相干合成,目标位置、幅度、相位的变化使得合成后的回波频谱发生畸变;同时,只要多个目标之间存在距离差,脉冲压缩输出信号主瓣内的相位特性便会较单目标情况有显著区别。

欠采样对LFM脉冲压缩的影响

研究了对LFM信号进行正交I/Q采样时,采样率对脉冲压缩处理的影响。理论分析证明:在欠采样情况下,脉冲压缩后会出现成对回波,因而系统的多目标分辨能力受到影响;由于信号带宽的损失,脉压输出回波信号的主瓣展宽,距离分辨力下降;另外,主瓣幅度或相位还会受到调制。最后给出了仿真的结果。

基于分数阶傅里叶变换的水下航行器LFM回波检测算法的GPU优化实现

线性调频(LFM)信号是主动声呐探测系统的常用信号,由于信号分辨率的限制,速度估计误差较大。随着分数阶傅里叶变换(FRFT)技术的研究,利用FRFT可以在低信噪比环境和强混响背景下实现对目标距离和速度的有效估计。但是FRFT方法的计算复杂度是常规处理算法的数百倍,无法满足无人水下航行器(UUV)等平台的实时处理要求。针对此问题,本文基于图形处理器(GPU),通过优化LFM回波检测算法处理流程和设计算法的GPU映射框架,使算法的计算复杂度降低约33%,并且可以高效并行实现。实验数据测试结果表明,GPU方案在嵌入式GPU平台上的执行时间始终小于数据的更新时间,满足UUV数据处理的实时性要求。因此,FRFT方法可以应用于以嵌入式GPU平台为处理核心的UUV声呐信号处理系统。

基于分数阶Gabor变换的LFM回波信号压缩采样方法

针对现有的压缩采样系统在线性调频(linear frequency modulated,LFM)回波信号压缩采样重构过程中存在的重构效果不佳的问题,提出一种基于分数阶Gabor变换的回波信号压缩采样方法。首先,利用不同目标回波信号在时延上的差异性,给出基于分数阶Gabor变换的LFM回波信号稀疏表示方法,并分析了分数阶Gabor变换的完备性条件。然后,根据分数阶Gabor变换低通滤波的实现方式,设计了LFM回波信号压缩采样系统,建立了信号重构模型。最后,通过仿真实验与应用实例分析,验证了所提压缩采样系统的有效性。实验结果表明,与现有压缩采样系统相比,所提压缩采样系统的重构误差更低、重构效果更好。

基于LFM子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法

在宽带雷达目标回波信号的半实物计算中,需要同时满足实时性和仿真精度的要求。提出一种基于线性调频(linear frequency modulation,LFM)子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法,将LFM脉冲信号分成若干个窄带、短时线性调频子脉冲,通过计算各个子脉冲对应的目标回波信号,来重构全脉冲的宽带目标回波信号。采用这种方法可大幅度减少算法的运算量,显著降低了算法对硬件资源的要求,提高了算法的实时性。计算机仿真结果证明了方法的可行性并具有较高的计算精度。

某机载SAR超宽带LFM波形产生系统性能分析

提出一种不同于常规脉压的扩展脉压。这种脉压方式可以得到更多的信号信息,为超宽带LFM脉压信号产生系统提供有效的分析手段。首先介绍了扩展脉压的原理,并在工程调试中加以应用。借助这种分析方法确定了某机载SAR超宽带LFM波形产生系统出现成对回波的原因,并分析了载漏和镜频对波形脉压性能的影响,为改善系统性能提供了依据。

基于分数阶傅立叶变换的线性调频回波参数估计

本文提出了一种适用于宽带线性调频回波的分数阶傅立叶变换参数估计方法。它通过寻找合适的信号代替发射信号做模版,使得模版信号与接收信号的模糊函数匹配度高,峰值尖锐,失真率低。再利用分数阶傅立叶变换与模糊函数的关系,使用两次分数阶域的峰值搜索代替原有的一次二维搜索降低计算量。仿真实验结果表明,本文提出的方法在精确估计宽带回波的时延和频移的同时降低了计算复杂度。

空间碎片监测与态势感知信号处理方法研究

针对LFM脉冲雷达体制,分析了在空间碎片监测中,回波信号在积累时间内距离维、多普勒维和波束维走动,目标RCS起伏较大的原因,研究了基于"三跨补偿"、"航迹跟踪"和"频率分集"补偿和校正方法,通过分析和仿真信号时宽和带宽对雷达探测能力的仿真,得出利用该方法可以很好地解决远、近距离目标捕获和跟踪精度的问题的结论。最后利用验证平台对该算法进行仿真,并给出了多普勒维补偿、最小二乘法和Kalman法航迹跟踪曲线和频率分集距离变化等仿真结果,证明了该算法有效性。

混响背景下回波信号起始位置提取

对回波信号起始位置的提取是水下目标检测和识别的关键因素之一。在实际工作中,主动声纳接收到的信号既包含真正的目标回波信号,也包含大量的海洋噪声和混响,而回波信号往往淹没在背景噪声中,因此难以准确提取回波信号的起始位置。论文将分数阶傅里叶变换引入到回波信号检测中,利用滑动窗对回波信号进行截取,当截取后的信号与发射信号在FRFT域的峰值位置相匹配时即可提取出回波信号的起始位置。仿真结果显示论文方法有较好的效果。

一种混响中高速运动目标检测方法

水下主动探测不可避免的受到混响的干扰,运动目标在匀加速运动时,单频发射脉冲的回波信号经过距离压缩后可视为一个线性调频(LFM)信号,根据这些特点,利用分数阶傅立叶变换(FRFT)对LFM信号进行能量聚集性,并将4阶累积量作为后置处理算子抑制混响,研究了基于分数阶傅立叶变换的4阶累积量切片算法(FRFT-FOMCS),检测了混响中的高速运动目标,对实测混响数据和LFM信号进行了仿真,结果表明,该算法能够在混响背景中有效地检测和识别运动目标回波。

一种高效雷达信号模拟器

为了给某些雷达信号处理算法的研究提供一种有效验证手段,设计此款雷达信号模拟器。系统基于DSP+FPGA+DDS架构:以DSP为核心,将AD9957作为基本目标信号产生器,在DSP的控制下FPGA产生基带数据提供给上变频芯片AD9957,完成中频模拟信号的产生。该模拟器创新地利用基于乘法器的迭代算法模拟多种类型雷达回波信号,特别适合产生大时宽信号。这种架构在产生多目标,和差信号方面比传统方法更节省硬件资源。结果表明,该系统集成度高,可扩展性强,数据产生方法高效。

基于分数阶傅里叶变换的水下目标宽带回波精确提取

线性调频信号可能将成为水下目标强度宽带测试的一种主要信号形式。本文在分析水中目标回声构成特点的基础上,探讨了一种滤除界面反射精确提取目标回波的方法。利用线性调频信号在一定分数阶傅立叶域呈现高度聚集的特性,将线性调频信号作为收发合置换能器的发射信号,在适当的分数阶傅立叶域中,目标回波和界面反射波如果表现为两个可分离的谱峰,就可以用窄带滤波的方法去除界面反射。本文给出了算法仿真及水池试验结果,即使对于和线性调频回波相距很近的界面反射,仍然可以有效去除,精确提取出目标回波。

雷达训练系统目标回波信号模拟方法研究

对光学区扩展目标的散射特性进行分析,建立了基于多散射中心及线性调频体制宽带雷达的目标回波模型,同时给出了雷达回波数据的存储模型及处理方法。在此基础上对扩展目标作径向和非径向匀速直线运动两种情况下的回波信号进行模拟仿真为验证回波模型的正确性,对仿真的回波数据分别进行脉冲压缩和多普勒处理,得出的目标的一维距离像和速度维正确地反映出目标特征,表明模型可行有效,为后续的目标特征提取、目标识别奠定了基础。

基于时间-调频斜率分布的多普勒调频率估计

该文提出基于时间-调频斜率分布(TCD)的目标回波线性调频(LFM)信号的多普勒调频斜率估计算法。分析目标回波LFM信号的TCD表明自项和交叉项均在多普勒调频斜率处取得极大值,采用垂直调频斜率轴投影积分可以有效抑制TCD的非多普勒调频斜率交叉项及噪声,增强多普勒调频斜率项。同时,采用二次搜索方法搜索TCD投影积分量最大值保证多普勒调频斜率估计精度,有效减少运算量;理论分析表明,通过合理控制搜索步长,可以使得计算耗时在一定条件下最小。仿真实验验证了该方法的有效性,该方法具有较高的估计精度以及抗噪性能。