宽带Radon-Fourier变换及基于CZT快速实现方法研究

宽带脉冲体制雷达中,脉冲尺度伸缩效应(PSE)和目标跨距离单元走动(ARU)问题会降低脉冲相参积累性能,进而降低微弱目标检测能力。为了解决PSE和ARU问题,文中给出一种宽带Radon-Fourier变换(WRFT)及其快速实现方法。首先设计了宽带匹配滤波器,然后通过联合搜索速度与距离参数空间,同时进行脉间相位补偿、宽带匹配滤波以及跨距离单元走动补偿,进而实现长时间脉冲相参积累。针对WRFT中参数空间遍历搜索带来大运算量问题,进一步给出了基于Chirp-Z变换(CZT)的快速实现方法。最后,数值实验验证了该方法的有效性。

基于随机脉冲重复间隔Radon-Fourier变换的相参积累

针对远程隐身目标微弱回波的低信噪比检测和多普勒模糊下的参数测量问题,该文采用随机脉冲重复间隔Radon-Fourier变换(RPRI-RFT)实现回波脉冲的长时间相参积累和盲速旁瓣(BSSL)抑制。通过分析PRI随机抖动量与多普勒模糊旁瓣均值、随机调制噪声谱方差的定量关系,表明增加积累脉冲数量可以降低调制噪声的影响,并针对脉冲数增加导致的回波跨距离单元的问题,提出RPRI-RFT实现回波脉冲的有效相参积累。理论分析和仿真结果表明,RPRI-RFT能够降低随机调制噪声,同时可以抑制盲速旁瓣,从而有效提高低重复频率雷达对远程、微弱高速多目标的检测和测量能力。

频域切变Radon-Fourier变换算法及其对微弱目标的检测

针对Radon-Fourier变换(RFT)在进行高速微弱目标检测过程中运算量大和实时处理问题,提出频域切变RFT(FSRFT)算法,其在不失积累增益和检测性能的情况下,简化处理过程并降低运算量,且所提方法适合于雷达跟踪过程中的滑窗处理和并行运算。仿真实验结果表明,理想情况下,FSRFT方法的相参积累检测性能接近理论值,并行处理运算量较现有快速方法降低一个数量级。

双基地雷达Radon-Fourier变换弱目标积累检测

增加信号相参积累时间能够提高弱目标检测能力。双基地雷达长时间相参积累的关键是解决非线性相位回波的目标运动补偿问题。在波束影响可忽略的情况下,该文提出了双基地雷达距离-速度域Radon-Fourier变换(RFT)处理方法。该方法通过频域联合搜索双基地距离和速度参数空间,完成距离走动校正与脉冲积累。理论分析和仿真实验证明了其有效性。

基于改进RFT算法的宽带LFMCW雷达运动补偿方法

针对线性调频连续波(LFMCW)雷达运动补偿问题,提出了一种改进型Radon-Fourier变换(RFT)的参数类成像方法。首先用RFT算法在大搜索范围内进行了运动速度的粗估计;然后再在粗速度估计误差范围内基于Tsallis熵对速度进行了精估计;最后根据估计结果对LFMCW雷达目标完成了成像。由于改进的RFT算法的两次估计均使用到了相参积累,因此该算法可在低信噪比条件下对速度进行估计;此外该算法先在大范围内粗搜索,再在小范围内精搜索,这样的方式有效降低了算法运算量,使传统方法得到了改进。最后通过仿真实验验证了所提算法的有效性。

面向雷达高速目标检测的RFT快速实现方法

基于Chirp-Z变换(Chirp-Z transform,CZT)的Radon-Fourier变换(Radon Fourier transform,RFT)是一种频域RFT算法,然而对多普勒模糊数的遍历搜索使得该算法运算量较大,同时该方法对积累结果采用选大处理抬高了噪声电平。针对上述不足,提出了一种由粗到精(coarse-to-fine,CTF)的RFT快速算法(CTF-RFT)。在粗检测阶段,首先对多普勒模糊数进行跨间隔搜索,对多组二维积累结果进行粗检测提取潜在目标,再利用目标积累能量在多普勒模糊数维的变化规律剔除虚假目标,得到目标所在的多普勒模糊数区间及粗略参数;在精检测阶段,对粗检测确定的多普勒模糊数区间进一步搜索,确定目标的精确参数。理论分析和实验结果表明,与CZT-RFT相比,CTF-RFT在获得几乎相同检测性能的同时进一步降低了计算量。

基于K-邻相关与RFT的长时间积累算法

随着隐身技术的发展,飞机导弹等高速运动目标的RCS越来越小,需要采用长时间积累的方法实现目标检测。文中提出了一种基于K-邻相关和Radon-Fourier变换(RFT)的小目标长时间积累算法。首先,利用K-邻相关算法实现目标运动参数的粗略估计;然后,利用RFT实现信号的高效积累。仿真和实录数据验证表明:该方法能有效实现高速高机动小目标检测,信噪比损失0.5 d B以内。

基于RFT和AMF融合聚焦的雷达弱小目标检测

低小慢目标的有效探测是雷达领域很有挑战性的课题。本文针对典型无人机的雷达探测问题,旨在提供一套完整的脉冲多普勒(PD)雷达弱小目标高精度检测方案,包括信号模型的建立以及检测聚焦。对于检测聚焦,先利用高阶FIR滤波器滤除低频杂波,再使用Chirp-Z Transform(CZT)加速的Radon-Fourier变换(RFT)和自适应匹配滤波器(AMF),实现目标能量的融合聚焦,最后利用单元平均恒虚警率检测器(CA-CFAR)实现目标的检测。RFT和AMF融合聚焦方法可有效实现信号中强目标和弱小目标的聚焦,提高了弱小目标检测前的信噪比,从而极大地提高了CFAR检测器对弱小目标的检测概率。

基于RFT的随机调频周期LFMCW雷达微弱目标检测

针对线性调频连续波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave,LFMCW)雷达对微弱目标进行检测时回波信噪比较低和多普勒模糊问题,采用随机调频周期Radon-Fourier变换(RFT)对目标的能量进行积累并解决盲速旁瓣问题。通过RFT对LFMCW雷达的回波差拍信号在速度维和距离维进行联合搜索,估计目标的速度和距离信息,针对固定调频周期下利用RFT会产生盲速旁瓣的问题,在固定调频周期的基础上增加随机抖动量来抑制盲速旁瓣,通过分析添加随机抖动量的大小与盲速旁瓣抑制效果的关系,表明添加特定的随机抖动量可以有效地抑制盲速旁瓣。理论和实验结果表明,该算法可以在信噪比较低的情况下准确地检测出微弱目标,提升了信噪比且有效解决了盲速旁瓣问题。

基于多载频MIMO雷达的Radon-Fourier变换盲速旁瓣抑制

长时间相干积累方法Radon-Fourier变换(RFT)中盲速旁瓣(BSSL)现象会导致雷达虚警增加、目标检测性能降低。针对BSSL问题,给出了一种基于多输入多输出(MIMO)雷达多载频设计的BSSL抑制方法。首先根据载频与BSSL分布的关系,详细推导了BSSL不交叠的约束条件;然后基于该约束条件给出了具体的载频设计公式。利用设计的载频可得到具有不交叠BSSL的两个RFT输出,通过联合处理这两个RFT输出,可实现BSSL抑制。给出了BSSL抑制性能的评价方法。理论分析和数值实验结果表明,本文算法能够在不降低RFT相干积累性能的同时,有效实现BSSL抑制。

空时频检测前聚焦雷达信号处理方法

针对复杂电磁环境中现代雷达对高速、高机动、隐身目标探测的迫切需求,该文基于空时频域信号建模,提出多维联合相参积累的空时频检测前聚焦(STF-FBD)雷达信号处理新理论和新方法。STF-FBD可有效抑制强杂波和有源干扰,克服尺度伸缩、孔径渡越、稀疏子带、跨距离、跨多普勒和跨波束等效应,显著提高能量积累、目标检测、参数测量、机动跟踪、特征提取和目标识别等环节的处理性能,并取得明显超越现有检测前跟踪(TBD)方法的性能,形成STF-FBD和STF-FBD-TBD的理论框架和技术体系。该文方法不仅适用于高速高机动隐身目标也适用于常规雷达目标,不仅适用于新体制雷达也适用于常规体制雷达,在诸多领域具有广阔的应用前景。

非合作无源双基地雷达弱目标长时间积累技术

与常规体制雷达相比,空间、时间以及相位同步问题使得非合作双基地雷达(NPBR)中微弱目标探测难度更大。为此,该文给出了一种基于直达波波形参数估计的时间和相位同步方法以及基于捷变波形长时间相参积累的弱目标探测方法。首先,提出了一种基于差分索引的通用脉冲提取方法。其次,给出了脉冲宽度、脉冲重复间隔、带宽、载频以及波达时间等直达波脉冲参数的估计方法,实现了NPBR的时间和相位同步。然后,在波形参数估计的基础上,给出了一种基于捷变波形广义Radon-Fourier变换的弱目标探测算法。最后,仿真和实测数据实验验证了该文算法的有效性。