一种天基预警雷达目标运动参数估计方法

天基预警雷达系统中,由于卫星平台和目标间存在高速径向运动,回波信号会产生距离徙动和多普勒走动,导致FFT相参积累增益降低,不利于微弱目标检测。为了提高检测性能,需要准确估计出目标的运动参数,并对回波信号进行运动补偿。首先建立了目标回波模型,分析了回波距离徙动和多普勒走动特性;其次利用Keystone变换校正回波距离徙动,并通过对多普勒模糊数的广义最大似然估计和MTD处理估计出目标的径向速度;然后对校正后的回波信号在方位向作延迟自相关处理,再利用FFT和Jacobson校正算法估计出目标的径向加速度;最后通过仿真实验验证了本文算法的有效性。     

宽带变多通道窄带信号检测高速目标算法

高速目标的宽带信号回波产生的目标距离走动会导致传统动目标检测相参积累信噪比损失较大. Keystone变换以及相关改进算法虽然能够校正目标距离走动, 但该类算法需要预先估计目标较为精确的多普勒速度, 难于应用到实际工程中.文中采用一种宽带线性调频信号变多通道窄带信号处理方法, 在没有目标速度先验知识的情况下, 能够对高速目标回波信号能量进行有效积累, 从而提高目标检测性能.给出了算法框图, 经仿真验证该方法有效.     

机载雷达高速空中机动目标检测新方法

空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)是一种有效的机载雷达运动目标检测方法.空中目标的高速运动会导致其回波产生严重的距离走动和多普勒模糊,并且目标作加速运动时还会引起多普勒走动.为了有效检测上述目标,本文提出了一种新方法,该方法在目标距离走动校正之前首先进行杂波抑制,避免了直接利用Keystone变换校正存在多普勒模糊的运动目标距离走动时影响杂波分布特性、进而降低STAP性能的问题;然后对距离走动校正后的数据进行Wigner-Hough变换,估计出目标的加速度,并根据估计值对多普勒走动项进行补偿,从而使目标能量能够得到有效积累;最后进行运动目标检测.仿真结果证明了该方法的有效性.     

分布式相参射频探测系统信号积累方法综述

分布式相参射频探测系统要求对信号进行长时间积累。信号长时间积累带来的问题主要有跨距离单元走动、跨多普勒单元走动、跨波束走动以及由目标姿态角变化造成的回波散射矢量变化大等,使得信号积累效果变差。概述了分布式相参射频探测系统的产生背景、概念和面临的信号长时间积累问题,以及信号长时间积累方法、研究现状等,详细探讨了信号长时间积累的研究方向。     

机载雷达微弱目标帧间非相参积累与检测技术

微弱目标探测一直是机载雷达面临的重要挑战，本文针对这一问题提出一种目标帧间非相参积累和检测方法。首先，建立了机载雷达帧间采用不同载频和脉冲重复周期场景下的回波信号模型。其次，提出了一种运动目标帧间多普勒校正和距离单元走动补偿方法，使得目标在不同帧数据中位于相同待检测单元。然后，进行强目标检测和剔除，利用距离周期扩展方法解距离模糊，并进行帧间非相参积累。经过提出的方法处理后，微弱目标的检测性能得到提升。最后，利用仿真试验进行了提出方法的有效性验证。      

微弱目标积累检测的包络移动补偿方法

利用长时间信号积累来提高低信噪比对微弱运动目标检测的性能是一种有效方法.在积累过程中目标回波有可能越距离单元走动,因此包络时延补偿是实现信号积累的首要问题.本文利用相控阵雷达可提供的波束驻留方式,提出一种基于距离拉伸和时频分析的包络移动补偿方法.该方法利用距离拉伸将不同单元中的目标回波作为暂态信号,通过时频联合处理来进行运动补偿和匹配相参积累,适用于存在越多普勒分辨单元走动的情况.给出了检测器的实现框图并进行了性能分析.仿真结果及对实测数据的处理验证了该方法的有效性.     

空间目标检测与实现方法研究

空间目标由于其高速高机动等特点在观察时间内通常跨越多个距离单元,使得为了目标检测进行能量相参积累变得很困难。通过对大时宽高速运动目标雷达回波信号的建模,分析了拉伸效应、脉冲间距离迁徙等因素对积累的影响。提出了一种基于欠采样下Keystone变换的高速目标检测方法。该方法能有效补偿距离走动,去除多普勒模糊,提高信噪比,改善雷达的检测性能。通过仿真和实际数据分析,验证了该算法的有效性,同时结合硬件平台给出了工程实现方法。     

基于分数时延的宽带雷达长时间积累方法研究

宽带雷达有利于实现目标识别和分类,能够提高雷达的目标检测能力,可以精确测量目标的位置和运动参数,有效对抗各种有源和无源干扰,具有更好的低截获性能等优势。长时间积累可以延长雷达的作用距离,提高对低可探测性目标的检测能力。在积累过程中运动目标的回波会跨距离单元走动,从而影响相参积累的性能。根据目标的径向速度计算出不同脉冲间的包络走动距离对回波进行补偿,若目标回波真实延迟是采样周期的分数倍,则会产生补偿误差。为实现包络走动距离的精确补偿,通过对分数时延滤波器设计方法及长时间积累原理的分析,引入基于分数时延滤波器的时延方法,提出针对目标长时间积累的实现结构,并仿真证明该方法的有效性。     

一般构型机载双站SAR回波信号特性分析

一般构型机载双站合成孔径雷达(SAR)的成像结构与系统参数使其回波信号具有新的特性,文中从残余距离徙动、多普勒参数、回波频谱三个方面对信号特性进行分析。研究结果表明,残余距离走动与残余距离弯曲具有方位向非对称性,宽场景成像中需按照残余距离徙动与二阶相位误差对观测场景进行成像区分块;多普勒质心具有二维扩散性,多普勒调频率与多普勒带宽具有二维扩展性;在距离频域-方位时域校正距离走动可削弱因双站斜视带来的回波信号距离-方位向二维强耦合,推导了距离走动校正后的回波频谱公式。仿真验证了一般构型机载双站SAR的信号特性与距离走动校正方法的有效性。     

多帧相参积累检测前跟踪方法

为了提高雷达对微弱目标的检测能力,提出了一种多帧相参积累的检测前跟踪(TBD)方法.通过对多帧时间内运动目标回波的分析,建立了相参积累的回波信号模型,其中目标回波出现距离单元走动和多普勒单元走动.利用目标回波的空-时相关性,采用速度匹配法和离散Chirp- Fourier变换(DCFT)联合估计目标径向速度、多普勒频率...     

基于最小熵的机动目标雷达检测

机动目标速度的不稳定会导致雷达回波产生时变的多普勒调制,即多普勒频率徙动（Doppler frequency migration, DFM）。在相参积累过程中,这将造成信号在多普勒维上散焦,积累增益降低,目标难以被检测。当前针对DFM的补偿研究大多集中于含有二阶速度分量的匀加速目标,对于含有三阶以及更高阶运动的补偿算法还需进一步完善。本文以最小熵为代价函数,利用迭代寻优的方式,提出了一种通用的高阶运动补偿算法。该算法通过仿真以及实测数据验证,被证明能够高效准确地估计出机动目标的高阶运动分量,从而有效补偿DFM引发的散焦问题,提高积累增益,完成机动目标的相参积累检测。      

Migration compensation algorithm for maneuvering target in passive radar based on FRT-MLVD

During the long coherent integration time in passive radar,the motion parameters (such as high speed,acceleration and jerk motion,etc.) will bring about range migration (RM) and Doppler frequency migration (DFM),further deteriorate the integration performance.To realize the coherent integration of maneuvering targets with jerk motion,a method based on frequency reversing transform (FRT) and modified Lv’s distribution (MLVD) called FRT-MLVD was proposed to achieve the coherent integration and motion parameters estimation.More specifically,the FRT was firstly proposed to remove RM.Then the MLVD was employed to estimate the acceleration and jerk parameters.After compensating the DFM induced by the acceleration and jerk motion,the residual RM was corrected and the velocity and range was achieved via the KT operation.Simulation results demonstrate that the proposed method can effectively compensate the RM and DFM induced by the target motion parameters in passive radar,and for maneuvering targets with jerk motion,the proposed method achieves a better integration and detection performance over existing methods.     

提高雷达机动目标检测性能的二维频率域匹配方法

 增加目标信号的积累时间是提高雷达对微弱目标探测能力的主要方法.但是,对于高速运动目标,在长时间相参积累期间,目标回波信号容易产生距离徙动和多普勒走动,若不进行补偿,目标信号能量不能有效积累.传统基于keystone变换的方法仅适用于目标作匀速运动的情形,当目标作机动运动时,距离弯曲不能通过keystone变换进行校正.针对目标作匀加速运动,且高速目标存在多普勒模糊情况,本文提出一种二维匹配滤波新方法,该方法将脉冲压缩后的目标回波转换到距离-多普勒二维频率域,通过构造一补偿函数进行匹配滤波处理.该方法不需要知道目标运动速度参数,由目标径向速度引起的距离走动和径向加速度引起的距离弯曲均能得到很好的消除,另外,所提算法可以有效地利用快速傅里叶变换实现而无需进行插值操作,运算量小.仿真结果表明本文方法具有良好的高速机动目标积累检测性能.     

基于相邻互相关函数-参数化中心频率-调频率分布-Keystone变换的无源雷达机动目标相参积累方法

延长积累时间可以有效提高无源雷达的目标探测能力,但是对于高速机动目标,其速度、加速度、第二加速度等因素导致现有的检测算法在积累过程中发生距离徙动(RM)和多普勒频率徙动(DFM),使得目标检测性能恶化。该文针对无源雷达中变加速运动目标的长时间相参积累问题,提出一种基于相邻互相关函数(ACCF)-参数化中心频率-调频率分布(PCFCRD)-Keystone变换(KT)的相参积累算法(ACCF-PCFCRD-KT)。首先给出无源雷达中变加速运动目标的回波模型,分析了目标速度、加速度和第二加速度对相参积累的影响。针对目标第二加速度引起的多普勒频率弯曲,采用ACCF降低了距离和多普勒频率徙动的阶数,而后利用PCFCRD估计出目标加速度和第二加速度参数,在补偿了目标加速度和第二加速度引起的2次和3次徙动后,利用KT校正目标速度引起的线性徙动,并实现目标回波的积累。仿真结果表明,该算法可有效补偿无源雷达中目标运动导致的RM和DFM,对变加速机动目标的积累效果显著优于现有算法。     

一种新的高速多目标快速参数化检测算法

针对线性调频脉冲压缩雷达参数化检测高速多目标时受到距离徙动、多普勒扩散和速度模糊的影响,该文首先采用联合频域变标脉冲压缩处理与吕方法(2011)实现目标信号的相参积累,然后在其基础上采用基于多普勒频率模糊数搜索的方法完成高速多目标的参数化检测.算法所提出的频域变标脉冲压缩处理可同步完成距离维的徙动补偿与多普勒维的模糊数补偿,降低了实现目标参数化检测的计算复杂度,且由于算法采用相参积累方式,在低信噪比下可以进行精确的目标检测和运动参数估计.相参积累算法运算量分析、计算机仿真以及实测数据处理结果验证了该文所提算法的有效性.     

基于遗传算法的OTHR机动弱目标检测

天波超视距(OTH)雷达系统中,为了获得较高的多普勒分辨率,通常会采用长的相干积累时间,但对于机动目标,长相干积累时间会导致回波的多普勒展宽,不利于检测。对于弱目标,由于其能量低,容易被强目标掩盖,加大了检测难度,针对这一问题,提出一种基于目标运动参数估计的OTHR机动弱目标检测方法。利用遗传算法优越的参数估计性能这一特点,采用遗传算法估计各目标的运动参数,并引入"clean"算法的思想,在时域上逐个减去强目标,以消除强目标的掩盖效应。又考虑到遗传算法的运算量较大,进一步提出采用时频分析算法估计各参数范围,减小遗传算法的运算量。仿真结果表明,与已有算法相比,文中算法具有更高的参数估计精度和弱目标检测性能。     

A novel method for high-speed maneuvering target detection and motion parameters estimation

This paper considers the problems of high-speed maneuvering target detection and motion parameters estimation with complex motions, involving range migration (RM) and Doppler frequency migration (DFM) induced by target’s radial velocity, acceleration and jerk within the coherent integration interval. To address these problems, we propose a novel method based on the third-order keystone transform (TOKT) and first-order discrete polynomial-phase transform (FDPT) in this paper. Firstly, the TOKT is carried out to correct the third-order RM. Secondly, the matched filtering function is constructed to remove the quadratic DFM caused by radial jerk. After that, the FDPT is applied to reduce the target phase order. Then, the TOKT is employed again to eliminate the residual first-order RM related to target’s radial acceleration, and a well-focused peak is acquired after azimuth fast Fourier transform (FFT) as well as range inverse FFT. Finally, based on the position of peak, the motion parameters of maneuvering targets can be estimated efficiently. Compared with the existing algorithms, the proposed method achieves a good balance between the computational complexity and detection ability. Numerical results verify the effectiveness of the proposed method.

     

米波双基地雷达长时间相参积累算法

四代机目标具有隐身、高速、高机动等特点,传统雷达对其检测失效。针对这一问题,本文结合米波雷达和双基地雷达的优势,研究了米波双基地雷达的四代机目标检测特性。首先给出了米波双基地雷达目标回波信号模型,并对距离徙动和多普勒徙动特性进行了分析;在此基础上,提出了基于Keystone变换的米波双基地雷达长时间相参积累算法。该算法在距离频域-方位时域利用Keystone变换补偿距离徙动,并利用FFT实现长时间相参积累。最后,Monte Carlo仿真实验验证了所提算法的有效性。本文所提算法为四代机目标检测提供了新的技术途径。      

基于SMLRT-GRT-SVD的机载雷达海面慢速小目标信号积累与杂波抑制方法

机载雷达对海面慢速小目标进行积累检测时面临两个主要问题:一是雷达与目标间的相对运动导致距离走动与多普勒扩散,造成目标积累性能下降;二是较强的海杂波能量影响聚焦与检测结果。为了解决上述问题,本文提出了一种基于分段改进位置旋转变换（Segment Modified Location Rotation Transform, SMLRT）、广义拉东变换（Generalized Radon Transform, GRT）以及奇异值分解（Singular Value Decomposition, SVD）的方法（即SMLRT-GRT-SVD）以快速实现信号积累与杂波抑制。首先,设计时间片段划分准则将回波信号均匀分段,分段时保证在每个时间片段中可以忽略由径向加速度造成的二阶距离走动和多普勒扩散;其次,通过SMLRT校正每个时间片段内由径向速度引起的一阶距离走动,并采用傅里叶变换（Fourier Transform, FT）实现每个时间片段内能量的相参积累;再次,利用GRT循迹所有时间片段的能量峰值位置并进行非相参积累;最后,利用SVD在慢时间域进行回波信号分解并剔除杂波对应奇异值,重构后即可实现杂波能量的抑制。本方法采用分段处理与SVD操作,能够快速实现目标能量的聚集并抑制海杂波能量。仿真与实测数据处理结果均表明了所提方法的有效性。