带有距离走动和多普勒扩散的高速运动目标检测

针对运动目标在长时间积累过程中的距离走动和多普勒扩散问题,提出了一种基于多种方法相结合的高速多目标检测和参数估计方法.该方法利用楔形变换校正目标包络的距离走动,运用循环自相关函数法和"解线频调"法联合估计并补偿目标的二次相位,最后通过相参积累聚集能量来检测目标.所提方法有效地补偿了目标的距离走动和时变多普勒频率,延长了信号相干积累时间并提高了检测性能.该算法运算量小,适合于硬件实现.对算法的性能做了分析并进行了仿真,仿真结果验证了算法的有效性.     

基于SRT-NUFFT的高速机动辐射源TDOA估计算法

高速机动辐射源被动定位中,目标辐射源的运动将导致积累峰值在距离维度和多普勒频率维度发生扩展和偏移,从而产生距离徙动和多普勒频率徙动,导致时差估计误差增大。针对此问题,提出一种基于序列反转变换和非均匀快速傅里叶变换的时差快速估计算法。首先对接收信号进行分时处理,人为划分出等效脉冲信号,利用序列反转变换校正距离徙动,在慢时间维进行非均匀傅里叶变换,从而将目标信号在对应时差处积累成峰值。该算法通过复数乘法、快速傅立叶变换、逆快速傅里叶变换、非均匀快速傅里叶变换运算快速实现,无需任何搜索过程。仿真实验结果表明,所提算法对高速机动辐射源的时差估计性能优于现有算法,且计算复杂度较低。     

临近空间慢速平台SAR地面动目标检测与成像

临近空间慢速平台SAR具有生存能力强、持续工作时间长、机动性能好等特点。该文提出了一种临近空间慢速平台SAR地面动目标检测与成像方法。由于平台运动速度较慢,地面静止杂波多普勒展宽较窄,有利于将地面杂波与动目标回波进行分离。首先利用多普勒滤波器实现地面动目标回波与静止杂波的分离,提取出动目标回波;然后将一阶Keystone变换与变分辨多普勒调频率估计方法相结合,在动目标速度未知的情况下完成距离走动校正和距离弯曲校正,解决了动目标回波距离徙动校正难的问题。利用估计出的多普勒调频率设计出方位压缩函数进行方位聚焦,从而完成动目标的检测与成像。该方法不仅适用于地面慢速运动目标,同时也适用于快速运动目标。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

一种基于MIMO-SAR体制的空时自适应杂波抑制研究

利用MIMO-SAR系统相比传统SAR系统易获得更大空间自由度的特点,可进一步提高杂波抑制的性能.但对机动目标进行处理时,目标检测会受到目标非线性距离单元徙动影响,并且传统的运动参数估计方法难以准确获取合成孔径时间内的时变参数信息,这些极易造成目标在图像中出现散焦与模糊的现象.为此,文中采用长相干积累孔径划分的方法,消除越距离单元徙动对STAP性能的影响,并且将时变多普勒参数的非线性估计问题转化为对多个线性参数估计.仿真结果验证了文中方法的有效性.     

基于GKT-RT-GDP的长时间相参积累算法

提出一种基于广义Keystone变换(generalized Keystone transform,GKT)、拉东变换(Radon transform,RT)和广义去调频处理(generalized dechirp process,GDP)的长时间相参积累算法,应用于对雷达高度表回波信号的处理。使用GKT校正由径向加速度引起的距离弯曲,应用RT估计雷达高度表的速度并构造补偿函数校正距离走动,采用GDP方法估计雷达高度表的径向加速度并构造相位补偿函数校正多普勒频率徙动,最后使用快速傅里叶变换对算法处理后的回波信号做相参积累。仿真结果表明,GKT-RT-GDP算法能够实现对多普勒频率徙动和距离徙动的校正,并且与基于KT-GDP长时间相参积累算法相比,在运算复杂度增加较小的条件下,相参积累后的信噪比增加了5 dB,算法的校正效果较好。     

一种用于高脉冲重复频率雷达的TBD检测算法

针对高脉冲重复频率雷达高速运动弱小目标检测的距离模糊问题,提出了一种基于动态规划的检测前跟踪算法。在目标的状态转移方程中,将目标的实际距离转化为模糊距离和模糊数两个变量,将解距离模糊问题转换为对模糊距离和模糊数的联合估计问题。文中提出的基于动态规划的检测前跟踪算法,通过最大后验概率估计方法(MAP)联合估计目标的模糊距离、多普勒速度和模糊数的变化,在存在距离模糊的情况下完成了对高速弱小目标能量的积累和检测。仿真结果表明,在多重脉冲重复频率工作模式下,该算法对高速运动弱小目标具有很好的检测性能。     

机载三通道SAR/GMTI快速目标运动参数估计

针对常规SAR/GMTI系统无法获取快速目标信息的问题,提出一种基于解PRF模糊的快速目标检测和运动参数估计方法．首先将三通道SAR/GMTI数据在方位压缩后的距离频域两两对消抑制杂波,然后进行PRF模糊数估计．在方位压缩后的距离频域利用快速目标运动引起的模糊数与目标直线轨迹斜率的对应关系,通过Radon变换来搜索模糊数,同时得到目标轨迹直线斜率．已知直线斜率后进行方位徙动校正,并以最小熵准则搜索实现方位向聚焦,进而通过距离匹配滤波实现快速目标成像．仿真和实测数据结果均验证了该方法的有效性．     

匀速运动目标长时间积累检测中的解距离模糊算法研究

针对匀速运动目标在多脉冲长时间积累检测体制下会出现的距离走动及距离模糊问题,考虑目标运动对解距离模糊的影响,将运动目标的速度参数引入同余方程组,建立了包含目标运动参数的多重脉冲重复周期回波模型,并提出了一种基于距离走动校正的解匀速运动目标距离模糊算法。该算法利用多重脉冲重复周期对运动目标进行参数估计,采用传统解模糊算法重构出带有误差的目标距离,利用脉冲重复周期之间的相互关系,校正由于目标运动而引起的目标距离估计误差,得到目标在每个脉冲重复周期中的真实距离。仿真实验表明,所提算法能够有效计算出目标距离并估计出目标运动速度,在目标模糊距离存在测量误差时也能够较为精确地估计出目标的运动参数。     

联合误差估计的机载超高分辨率SAR成像

针对机载超高分辨率合成孔径雷达存在运动误差严重影响成像质量的问题,提出一种联合误差估计的超高分辨率成像方法。首先,依据合成孔径雷达成像几何,将惯导投影到斜距平面坐标系,反演出运动误差,通过插值运算完成距离空变粗补偿;接着,为了有效结合运动补偿,采用改进施托克插值的距离徙动算法完成徙动校正;利用子孔径误差相位提取和全孔径拼接的方法,完成运动误差的精估计和补偿;采用图像偏移算法实现残余方位空变误差相位估计和补偿。完成以上徙动校正和运动补偿后,对方位全孔径数据进行匹配滤波,得到超高分辨率合成孔径雷达成像结果。采用所提算法对机载X波段和Ku波段实测数据进行成像,得到二维0.05m超高分辨率成像结果,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于匹配傅里叶变换舰船回波参数估计方法研究

针对ISAR对非合作机动舰船目标的成像问题,将回波作多分量线性调频信号近似.依据匹配傅里叶变换理论,分析基于匹配傅里叶变换的多分量线性调频信号参数估计的统计特性.研究表明幅值、初始频率和调频率3个参量估计的均方误差均接近Cramer-Rao下界,通过蒙特卡罗仿真实验验证了理论推导的正确性.采用匹配傅里叶变换进行舰船目标回波多普勒参数估计,利用运动补偿完成瞬时成像,获得不同时刻的目标像及目标的运动姿态,实测数据验证方法的有效性.     

Novel detection and parameters estimation of a high-speed multi-target

A novel algorithm for high-speed multi-target detection and parameters estimation with narrowband radar is proposed. Firstly, velocity and acceleration are roughly estimated with the combination of compensating range migration in the frequency domain and fractional Fourier transform. And then, based on the coarse estimation, keystone transform and fractional Fourier transform are employed to estimate the fold factor and acceleration accurately. In the case of multi-target, range migration, Doppler spread and velocity ambiguity, this algorithm is suitable, and the performance of the targets detection and parameters estimation is improved owing to the utilization of the coherent integration in a low signal-to-noise ratio. The computational load is greatly reduced by combination of coarse and accurate estimation. The validity of the proposed algorithm is demonstrated by computer simulation.     

A Novel Long-Time Coherent Integration Method for Moving Target Detection

Long-time coherent integration (LTCI) can remarkably improve the detection ability of radar for moving target. To increase the processing efficiency, this paper proposes a novel LTCI method based on segment time reversing transform (STRT) and chirp z-transform (CZT). In this method, STRT operation is first presented to estimate the Doppler ambiguity factor, and keystone transform (KT) is used to correct the whole range migration (RM). Then, CZT and non-uniform fast Fourier transform (NUFFT) are used to estimate the parameters as well as correct the second and third order Doppler frequency migration (DFM). Compared with the existing methods, the proposed method can achieve RM correction and DFM correction without repetitive operation. The effectiveness of the proposed method is validated by both simulated and real data.     

基于DPCA-FrFT算法的SAR运动目标参数估计

在双通道的工作模式下,结合DPCA技术和分数阶傅立叶变换实现了对SAR运动目标的定位和两个方向(方位向和地面距离向)上速度的估计。首先建立了双通道SAR系统对运动目标的回波信号模型,阐述了动目标DPCA信号为线性调频信号这个特点,并且根据这个特点采用了分数阶傅立叶变换对其进行检测和参数估计。由于DPCA技术具有良好的杂波对消功能以及FrFT对chirp信号的良好检测效果,在不同信噪比情况下,DPCA-FrFT算法都能有效地抑制静止背景、获得良好的测速和定位效果。仿真结果证明了该算法的正确性和有效性。     

基于STAP的机载雷达高速运动目标检测技术研究

针对机载雷达高速运动目标检测中存在严重的距离单元走动问题,将Keystone变换与STAP技术结合,提出了一种目标检测方法。该方法首先将雷达接收到的回波数据变换到频域,然后利用Keystone变换对目标的距离走动进行校正,再将校正后的数据变换回时域并做空时自适应处理（STAP）。仿真结果表明,该方法可有效克服高速运动目标距离走动导致STAP处理性能下降的问题,改善了目标检测性能。     

多普勒信息辅助的杂波环境下多目标跟踪算法

传统雷达目标跟踪方法仅利用目标的位置信息进行数据关联,在处理密集杂波环境下的多目标跟踪问题时,容易产生虚假航迹,甚至出现误跟、失跟的现象。该文针对此问题提出一种多普勒信息辅助的杂波环境下多目标跟踪算法。首先引入多普勒信息带来的观测方程非线性,以及速度观测与距离观测之间的相关性问题,基于IPDA-UKF算法框架,综合利用目标的位置和速度信息构建多维关联波门,利用多维信息进行有效量测的筛选,从而将一个多目标数据关联的问题转化为多个单目标数据关联的问题,然后采用IPDA-UKF分别估计各个目标的存在概率和运动状态。仿真结果表明:相比其他算法,该算法充分利用距离和速度之间的相关性,不仅降低了杂波环境下多目标数据关联的复杂度,提高了数据关联的效率,而且目标跟踪精度也得到了明显提升。     

一种基于循环平稳性的 CPM 信号符号速率盲估计算法

根据循环平稳有关理论,通信信号的非线性变换频谱中存在体现各阶循环平稳性的离散谱线,谱线位置对应着信号载波频率和符号速率的线性组合,提取这些谱线可以完成信号的一些基本参数估计。通过分析CPM信号瞬时频率函数的循环平稳性,利用二次方谱与符号周期的关系,提出了一种新的CPM信号符号速率盲估计算法。实验结果证实了理论分析的正确性,并且表明该算法预处理要求低,具有较好的抗噪声性能,能够实现衰落信道下CPM信号符号速率的有效估计。     

窄带雷达高速多目标检测研究

高速运动目标速度快,会产生严重的距离走动,而且由于雷达的脉冲重复频率较低往往导致欠采样．因此传统的Keystone变换失效,这些都对目标能量的有效积累不利;同时由于各个目标的距离走动率不同,也不利于多目标的检测．针对以上问题提出一种基于Clean技术的窄带雷达高速多目标检测方法．首先,对距离压缩后的信号进行Keystone变换并补偿最强目标的距离走动函数,然后搜索并补偿二次相位项,接着运用方位快速傅里叶变换进行检测,最后将最强目标滤除并检测下一个可能的目标．仿真和实测数据这种所提方法运算简单且有效．     

一种稳健的机载前视阵雷达杂波谱补偿方法

针对空间角频移前视阵杂波谱补偿方法将参考距离单元的杂波谱旁瓣抬高,导致旁瓣区动目标检测性能下降的缺点,提出了一种改进的空间角频移方法．先对各个距离单元回波进行多普勒频率补偿,然后再进行空间角频移．仿真实验结果表明,本方法在旁瓣区比空间角频移方法有3~5dB的性能改善,并且在雷达回波存在误差的情况下仍然能够保持好的性能．     

MIMO双基地雷达多目标角度-多普勒频率联合估计

为了实现无同步双基地雷达多目标参数估计,建立了多输入多输出(MIMO)双基地雷达多目标信号处理模型,提出了一种多目标角度-多普勒频率联合估计算法.该算法首先对MIMO接收机输出的虚拟阵列多目标回波数据进行解相干处理,然后基于传播算子,构造特殊矩阵.通过特征参数与待测参数之间的对应关系,实现了多目标发射角、接收角和双基多普勒频率的联合估计.该算法不涉及多维非线性谱峰搜索,只需一次特征值分解,且估计出的参数可自动配对.仿真结果证明了所提算法的正确性和有效性.