Keystone变换实现方法研究

在传统PD雷达里,当相干积累时间较长或信号带宽很大、目标运动速度很高时,回波会出现越距离单元走动,从而影响雷达探测目标的性能.Keystone变换是校正脉冲回波距离走动的常用方法.本文详细研究了Keystone变换的三种常用实现方法,对它们的运算量作了比较,指出Chirp-Z变换能较好地满足系统实时性的要求.仿真分析和...     

一种多载频MIMO雷达高速运动目标多维参数估计方法

 多载频MIMO雷达中,高速运动目标回波信号经通道分离后各通道的距离和多普勒频率均不在同一分辨单元,无法利用传统的超分辨算法对目标距离、角度等参数进行估计.本文根据目标回波特点提出一种基于级联Keystone变换的高速运动目标参数估计方法.该方法先在快时间维利用Keystone变换校正距离走动,再在慢时间维进行Keystone变换校正多普勒走动,最后用MUSIC算法进行距离、方位和俯仰等参数估计.仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性.     

天空双基地预警雷达长时间相参积累算法研究

天空双基地预警雷达体制中,信号传播距离远,回波信噪比低,且目标高速运动常导致回波越距离单元走动,从而影响目标检测性能。针对这一问题,将Keystone变换用于天空双基地预警雷达体制中,在建立空间几何模型的基础上,分析了回波越距离单元走动特性,应用Keystone变换校正距离单元走动,并进行解多普勒模糊处理和基于单元选大准则的数据处理。该方法可以用于多个不同距离和速度的目标距离走动校正和相参积累检测。仿真结果验证了该方法具有良好的多目标检测性能。     

基于FPGA的Keystone变换算法设计和实现

针对雷达目标长时间相参积累产生距离单元的走动问题,雷达信号处理引入了Keystone变换来补偿距离单元的走动。但完整实现Keystone变换计算量需求较大,工程实现困难。文中提出一种基于FPGA的 Keystone变换的工程设计和实现方法,对Keystone算法进行仿真与分析,采用了一种简化算法实现的设计计算过程,大幅减小了整个过程的计算量。通过完成硬件代码设计仿真验证,表明了该算法能进一步在工程实践中应用。     

基于Keystone变换的弱目标积累检测及工程实现方法

Keystone变换作为一种解耦合的有效算法可校正PD雷达回波中目标的线性距离走动现象,使回波信号能相干积累提高弱目标的检测性能。针对该算法的工程应用,本文研究了四种运算量较少的实现方法:DFT+IFFT算法、Chirp-Z变换法、sinc函数内插法和三阶Lagrange内插法。其中,理论推导证明了DFT+IFFT算法和Chirp-Z变换法虽然物理意义不同,但具体实现过程是相同的。然后本文评估了上述三种不同实现方法的计算量。最后结合matlab仿真结果验证了Keystone变换的三种不同实现方法对弱目标相差积累的有效性。     

基于Keystone变换的长时间相参积累研究

长时间相参积累是提高弱小目标检测的一种有效方法,但随着积累时间的增加,会产生目标跨距离单元走动的问题。文中在信号处理算法中引入Keystone变换来补偿距离走动带来的影响,可以在不需要先验速度信息的情况下,实现目标的长时间积累。仿真实验验证了Keystone变换实现距离走动补偿的有效性,并形成了一套较完整的雷达信号处理算法。     

一种径向匀加速目标包络徙动补偿新方法

雷达信号多脉冲长时间积累是提高雷达检测性能的重要手段。当雷达探测高速运动目标时,目标的径向加速度将引起二次距离走动,使雷达检测性能大大降低。针对此问题,提出一种消除距离走动二阶项的新方法。该方法首先对目标回波进行广义二阶Keystone变换,然后在慢时间域通过解线调的思路估计多普勒调频斜率,进而补偿多普勒高阶项,最后对补偿后信号再进行广义二阶Keystone变换,从而完全消除距离走动。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于改进Keystone变换的高速目标相参积累方法

Keystone变换常常用于校正运动目标在脉冲多普勒雷达相参积累时间内的距离走动,提高回波信号的信噪比。但是常规Keystone变换应用于高速目标会存在两方面问题,首先常规Keystone变换引入插值增加了运算负担,其次若存在多普勒模糊,常规Keystone变换实现方法会出现“半盲速点”效应。文中提出了基于尺度变换的Keystone变换方法,新方法可以明显减少运算量,减小了带宽对多普勒模糊的影响,抑制了“半盲速点”效应,提高了相参积累效果。     

基于分段伪Keystone变换的快速旋转目标检测

 对于高距离分辨雷达,快速复杂运动目标在相参积累时间内出现的越距离单元走动给检测与识别带来极大的困难.本文针对快速旋转目标越距离单元走动的问题,提出了一种新的分段伪Keystone变换方法,对越距离单元走动进行校正.该方法首先将数据按一定准则分段,每段数据用伪Keystone变换处理,校正目标的越距离单元走动,然后将每段数据"拼接"在一起,完成整个观测时间的距离像对齐,并在此基础上实现积累时间内的相参检测.采用离散匹配傅里叶变换实现了该变换的快速算法,仿真实验验证了算法的有效性.     

基于Keystone变换的多目标ISAR成像算法

提出了一种基于Keystone变换的多目标成像算法。以各目标回波在径向上重叠较小的时刻为基准时间运用Keystone变换，同时校正各目标的线性距离走动，减轻了各目标回波在径向上的重叠，进而在距离-多普勒二维平面上完成各目标回波的分离。对分离出的回波分别进行相关法和PGA法的高次项运动补偿后，可得到各目标的距离-多普勒像。计算机仿真结果证明了该方法的有效性。     

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。      

逆合成孔径成像激光雷达成像算法

逆合成孔径成像激光雷达是一种能实现运动目标超高分辨实时成像的雷达,它在发射激光信号的基础上,运用逆合成孔径原理对目标进行成像。但激光信号具有极高载频、超大带宽和极短波长的特性,传统的距离-多普勒算法不再适用。在对回波信号特征进行分析的基础上,利用重排维格纳分布和Hough变换对光外差探测后的信号进行时频分析以估计目标的运动速度,构造有效的补偿因子,完成了对回波信号的精确运动补偿,并进一步采用Keystone变换完成对目标散射点的越距离单元徙动校正,实现了对目标的高分辨二维成像。仿真实验验证了成像算法的有效性,并通过与微波波段逆合成孔径雷达的比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达可实现对运动目标更快速、更高分辨的成像。     

Keystone变换半盲速点效应的抑制和消除

Keystone变换可用于补偿运动目标在脉冲多普勒(PD)雷达相参积累时间内的线性跨距离单元走动,但在多普勒模糊情况下,常规Keystone变换实现方法会出现半盲速点效应。该文分析了半盲速点效应产生的原因,并介绍了已有的半盲速点效应消除方法。为减少运算量,首先提出一种半盲速点效应抑制方法,并在此基础上提出了一种新的半盲速点效应消除方法。新方法能够对感兴趣的某个多普勒模糊区间内的所有速度目标的线性距离走动较好地进行补偿,而运算量约为已有方法的50%。理论分析和仿真结果均证明了所提方法的有效性。     

一种调频步进频雷达高速目标成像的新算法

线性调频子脉冲步进频信号已经在雷达ISAR成像中获得了一定的应用。文中提出了线性调频步进频雷达在低信噪比条件下对高速目标ISAR成像的一种新方法。该方法首先对同频点脉冲应用Keystone变换校正距离走动并进行相参积累以获得高信噪比,从而在较高信噪比下精确估计目标平动速度并有效实施速度补偿,然后通过步进频处理合成距离维高分辨,从而提高了ISAR成像质量。通过理论分析与计算机仿真证明了文中方法的有效性。     

一种改进的大斜视小孔径SAR距离多普勒成像法

首先,分析了大斜视下小孔径SAR回波距离徙动的特点,其距离走动的影响远大于距离弯曲,可忽略距离弯曲和距离展开的高次项;然后,提出一种基于Keystone变换和秩亏Capon法改进的距离多普勒成像法.利用Keystone变换进行距离走动校正,可避开斜视角精确测试的难题.针对较少的方位向采样数据,利用非对角加载的秩亏Capon法进行方位脉压,可提高方位分辨率,获得高效的SAR成像.     

一种无源雷达高速机动目标检测新方法

针对无源雷达中高速机动目标在积累时间内出现距离和多普勒徙动,导致检测性能恶化的问题。该文建立了目标信号模型,提出一种基于Keystone变换结合傅里叶变换分段计算的高速机动目标检测方法,通过信号重叠分段划分快时间和慢时间,利用Keystone变换校正径向速度差的距离徙动,再对慢时间进行二次分段,并结合傅里叶变换的分段计算完成径向加速度差的距离和多普勒徙动校正,实现信号相参积累和目标检测。仿真和实测数据结果验证了该方法的有效性。     

高速目标距离、多普勒走动及其补偿方法

临近空间飞行器的出现对现役雷达系统提出了严峻挑战,其高超声速特点导致的跨距离单元、跨多普勒单元现象使雷达系统常用的相参积累处理失效,必须通过对目标回波信号进行速度、加速度补偿才能实现有效的积累。本文首先分析了临近空间目标的运动特性,及其导致距离、多普勒走动的原因,然后提出了通过Keystone变换以及加速度补偿处理的方法,并对工程实现中面临的问题进行了分析,最后通过仿真验证了算法的可行性。     

一种基于RSPWVD-Hough 变换的无源雷达多普勒展宽补偿方法

无源雷达信号处理中常通过长时间相干积累获取增益以检测微弱目标。但目标高速运动会引起距离徙动及多普勒展宽。现有研究方法可通过keystone 变换校正径向速度引起的距离徙动,然而目标的切向运动引起的多普勒展宽现象仍会引起能量损失,需对其进行补偿。该文通过推导回波信号模型,分析了目标切向运动引起多普勒展宽的原理,并提出一种基于RSPWVD-Hough 变换的多普勒展宽补偿方法,针对多目标场景下的处理性能进行了分析。仿真实验及结果分析表明该方法能够针对多目标场景进行多普勒展宽补偿,并得到较好的效果,且适用于微弱目标,因而能够提高系统对微弱目标的探测能力。