Velocity estimation of moving targets with stepped-frequency radar based on Doppler frequency difference

By analyzing the signal model of stepped-frequency waveform, a novel method for velocity measurement is proposed. The method is based on Doppler frequency difference which is achieved by using Hough transform. As the estimated velocity is inversely proportional to the frequency step size instead of the carrier frequency of the transmitted signal as the pulse-Doppler （PD） processing, the new algorithm can achieve much wider unambiguous velocity range. Furthermore, non-coherent integration of the sub-pulses with different carrier frequencies can be implemented by Hough trans- form to improve the anti-noise performance. Besides, field experimental results show that the high range resolution profile （HRRP） of a bullet with high speed can be reconstructed correctly without distortion.     

HPRF脉冲多普勒频率步进雷达信号处理与参数设计

频率步进雷达是一种距离高分辨雷达,传统的处理方法是采用频时转换(IDFT)获得目标的一维距离像,实际上其处理也可以采用时频转换(DFT)的方式进行,这时也可把频率步进雷达看作是一种载频跳变的脉冲多普勒(PD)雷达.采用这种分析方法的优点是,在高重复频率(HPRF)的情况下,可以通过雷达系统的参数设计和信号处理,同时获得不模糊的测速性能和距离高分辨性能,并解决HPRF PD雷达的距离模糊问题.本论文在分析频率步进雷达时频转换(DFT)处理的基础上,给出了HPRF PD频率步进雷达系统参数设计准则及频时耦合的解决方法,以及距离模糊问题的解决方案.理论分析和仿真结果证明,这种雷达体制可以同时获得不模糊测速和距离高分辨性能.     

低信噪比下脉冲重复周期渐变波形的相推测速实现

相推测速技术可以实现相位量级的测量精度,但是其存在准确提取相位和解相位模糊两大难点。本文提出了针对低信噪比条件下脉冲重复周期渐变波形的相推测速实现方法。首先,建立了考虑脉冲重复周期渐变波形的回波模型;然后介绍了基于包络测速解相位模糊的相推测速模型;进而为了提高相推测速在低信噪比条件下的适用性,分别提出了回波相位提取值修正以及相位模糊数修正方法,其中回波相位提取值修正方法主要结合航迹平滑滤波处理,解决低信噪比条件下峰值点相位提取不准确的问题,而相位模糊数修正方法通过遍历模糊数,并最小化模糊数对应的测速起伏误差;最后通过仿真验证了所提方法的正确性及其在低信噪比条件下的适用性。      

Low spurious noise frequency synthesis based on a DDS-driven wideband PLL architecture

An S-band frequency synthesizer for a stepped-frequency radar is presented. This frequen- cy synthesizer is based on a direct digital synthesizer （ DDS ） -driven wideband phase-locked loop （PLL） architecture which can achieve low spurious noise and rapid frequency hopping simultaneous- ly. The mechanism of introducing high level spurs by the images of DDS digital to analog convertor （DAC） output is analyzed. A novel DDS frequency planning method is proposed to ensure low col- ored noise within the entire bandwidth. The designed output frequency range is 3. 765 -4. 085 GHz, and the step size is 5 MHz with frequency agility of less than 1 μs. Measured results demonstrate that the average spurious free dynamic range （SFDR） is about 64 dBc in a 320 MHz bandwidth.     

一种通用雷达信号模拟器的设计与实现

分析了雷达信号回波的主要特点，研究比较了多种雷达信号模拟器的体系结构，提出了一种通用雷达信号模拟器的实现方法。该方法采用通用计算机产生雷达回波数据，采用计算机的ＤＭＡ控制方式完成回波数据的传输，采用Ｄ／Ａ变换器产生视频回波信号，并通过锁相环路产生中频回波信号。这种方法具有极大的灵活性和通用性，只要改变计算机的软件，就可以实现不同体制雷达回波的模拟，解决了硬件设计和软件算法中的关键技术问题     

宽带频率步进信号参数估计的克拉美罗界研究

随着宽带雷达技术的发展,经典窄带信号参数估计的克拉美罗(CR)界已经不能再作为参数估计算法的评估标准。该文以宽带频率步进雷达为应用背景,首先推导了宽带频率步进信号参数估计的CR界,给出了Fisher信息阵元的闭合表达式。然后深入揭示了宽带CR界的特性,证明了频率步进信号参数估计的性能不仅与信号带宽、信噪比有关,还会受到相对带宽的影响。最后验证了窄带CR界只是宽带CR界的一个特例,宽带CR界综合考虑了宽带模型下各种因素的影响,在理论分析中有更加全面的指导意义。     

宽带PCSF雷达信号频率合成器的设计与实现

基于脉内相位编码脉间频率步进（PCSF）雷达信号的特点,提出了利用复杂可编程逻辑器件、直接数字频率合成器（DDS）和锁相环倍频器产生任意PCSF雷达信号的方法,并实际构造了一个宽带、低噪声的S波段PCSF信号源。利用该方法可以实现对输出信号相位的精确控制,通过选择DDS输出信号的频率范围可以减少带内的杂散分量。测试结果表明：该频率源在320 MHz带宽内的无杂散动态范围为62 dBc,相位噪声为-110 dBc/Hz@1 kHz。     

一种捷变脉冲串的动态规划优化设计方法

针对传统脉冲多普勒雷达信号脉冲重复周期、脉内调制方式等参数固定造成信号距离模糊,导致近距离强杂波会折叠到远距离段影响远距离小目标探测的问题,研究了一种基于动态规划的捷变脉冲串优化设计方法.通过在脉间选用不同的调制方式,以各距离段间距离选通特性最佳为优化目标,利用动态规划算法优化待产生的捷变脉冲串,提高各个距离段之间的距离选通性,实现折叠杂波抑制.仿真结果验证了该方法能够有效改善各距离段之间的距离选通特性,为解决杂波折叠问题提供了一种可行方案.     

基于动态交替投影的失配滤波器快速设计算法

雷达脉冲压缩处理中,通常需要使用匹配滤波器以获得最优的输出信噪比。然而,对于常用雷达波形,其匹配滤波器输出距离旁瓣较高,易产生目标遮蔽效应,而通过优化设计失配滤波器可以在牺牲一定输出信噪比的条件下有效抑制距离维旁瓣。另外,在实际应用中一般需要对系统失真进行周期性标校,进而根据经过系统失真后的雷达波形进行失配滤波器设计,所以需要高效率的失配滤波器设计算法。然而,现有的失配滤波器设计算法通常涉及矩阵求逆等复杂计算过程,其计算复杂度高且不利于硬件实现。本文提出一种基于动态交替投影的失配滤波器快速设计算法,可实现在最小峰值旁瓣值、积分旁瓣值、加权积分旁瓣值等准则下的距离维旁瓣抑制,且信噪比损失、主瓣展宽可控。本算法适用于多种脉冲压缩波形,算法过程仅需用到简单计算及快速傅里叶变换,适用于硬件的高效率设计与实现。      

High-FM-linearity wideband chirp generator

An S-band wideband chirp generator using specially designed fast lock phase lock loop (FL-PLL) was demonstrated.To realize high linearity,structure of direct digital synthesizer (DDS) plus FL-PLL was u...