步进频率雷达多通道迭代收敛法速度估计方法研究

步进频率雷达中,目标的径向运动将导致合成的目标径向一维距离像产生距离徙动和波形失真,需要对目标速度进行估计以补偿其影响。首先基于相位对消原理提出一种适用于扩展目标的步进频率雷达信号处理方法。然后针对高速运动目标,提出基于多通道迭代法步进频率速度估计方法。该方法利用一组正跳频和负跳频步进频率脉冲串综合处理,通过多通道方法解速度模糊,迭代收敛法精确估计目标速度,从而实现高速运动目标无模糊速度精确测量。该方法可应用于步进频率雷达高速目标速度精确测量和成像补偿。     

一种高距离分辨低截获概率雷达信号性能分析

首先分析步进频率雷达信号实现高分辨率的优缺点,在此基础上设计了一种改进的步进频率信号-参差脉冲重复间隔步进频率信号,然后分析了该信号的处理过程.与步进频率信号在高速目标下成像失真相比,参差脉冲重复间隔步进频率信号的多普勒性能有了很明显的改善.最后分析了参差脉冲重复间隔步进频率信号的低截获概率特性.     

空间目标高分辨距离像运动参数估计

建立了宽带线性调频雷达信号的空间目标回波模型，对目标回波信号进行了分析，分析了空间目标高速运动对目标高分辨一维距离像的影响，提出了用多项式变换进行参数估计的方法。利用估计参数进行运动补偿，消除目标速度和加速度对目标一维距离像的影响。最后给出了仿真结果，验证了本文的分析结果正确和算法有效。     

频率捷变反舰导弹导引头相参积累技术研究

将雷达的频率捷变技术与相参技术相结合,分析了在频率捷变条件下,运动目标回波相位的变化规律。影响相参积累的因素包括因频率捷变带来的回波中载频与距离及速度的两个耦合项。并在此基础上提出了利用相位补偿原理来进行有效相参积累的方法,主要包括参差脉冲重复间隔法及基于代价函数的补偿法。算例表明了方法的可行性、通用性,具有一定的理论和实践指导意义。     

基于解线调处理的高速运动目标ISAR距离像补偿

分析了高速运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)回波信号模型和目标高速运动对ISAR信号处理的影响。结果表明,目标高速运动会导致目标一维距离像的畸变和二维像的模糊。从通过补偿回波信号的调频斜率来补偿高速运动目标距离像的思路出发,提出了一种基于解线调处理的高速运动目标ISAR距离像补偿算法。该算法采用解线调处理谱包络最小Shannon熵准则进行参数估计,可解决在常规的幅度最大准则下参数估计性能恶化的问题。此外,距离像补偿算法中还用突变误差消除和最小二乘拟合处理以进一步提高参数估计精度。仿真结果表明该距离像补偿算法的有效性。     

机动目标一维距离像的展宽与补偿分析

大加速度机动目标的宽带一维像会产生模糊,只有速度补偿很难很好地改善成像效果。针对机动目标一维距离像展宽和补偿进行研究,给出了机动目标宽带脉冲回波信号模型,提出了展宽系数来衡量频谱展宽,然后定量分析了目标运动速度和加速度对测距和展宽的影响,最后给出了速度和加速度补偿方法和机动目标测距表达式。实验结果表明速度和加速度补偿方法很好地解决了目标机动频谱展宽。     

基于贝叶斯方法的HPRF雷达跟踪解距离模糊方法(英文)

高脉冲重复频率(HPRF)雷达目标跟踪需要解决距离模糊问题。本文通过把脉冲间隔数和脉冲间隔变化量作为目标的离散状态,目标的距离和径向速度作为目标的连续状态,将HPRF雷达的跟踪和解距离模糊问题转换为贝叶斯框架下的混合估计问题并且利用粒子滤波方法实现。仿真结果表明本文方法在脉冲间隔数变化时仍可以正确地解距离模糊,并且跟踪精度比多假设方法高。     

步进频雷达目标ISAR成像运动补偿新方法

分析了基于步进频ISAR运动目标的回波信号模型,讨论了目标运动对成像的影响,指出了当目标运动速度不可忽略时会造成高分辨距离像的移位和畸变,并使二维像散焦。提出了一种基于高斯包络线性调频信号自适应分解及高分辨距离像最小熵方法的运动补偿算法,利用高斯包络线性调频信号自适应分解得到回波多普勒调频率和目标运动速度,并用高分辨距离像最小熵方法提高估计精度,然后进行运动补偿。该算法具有计算量小,精度高的特点,仿真结果验证了它补偿效果好,能获得清晰的ISAR像。     

基于速度滤波的杂波抑制步进频率波形设计研究

杂波是影响高分辨雷达宽带一维距离像成像性能的重要因素。强杂波可能会造成目标点遮盖和虚假目标点,影响雷达的检测性能。针对步进频率成像杂波抑制问题开展波形研究,提出了一种抑制杂波的步进频率(CS-SF)新波形。CS-SF发射波形为组内同频、组间步进的脉冲串,利用目标与杂波的速度差异,通过组内加权抑制杂波,组间离散傅里叶逆变换(IDFT)提高距离分辨率。详细分析了该波形抑制杂波的原理和信杂比改善理论值,给出了CS-SF波形信号处理流程,建立了单目标杂波模型和扩展目标杂波模型。通过仿真验证了CS-SF抑制杂波的有效性,信杂比改善实际值符合理论值。     

基于距离像特征的复合速度估计算法研究

首先分析了步进频率宽带信号混频处理原理和目标速度对距离像的影响。在此基础上，提出了基于距离像熵和距离像对比度的速度估计算法，详细分析了这两种算法的数学原理、步骤、效果、适用条件等。最后，基于这两种算法又提出了复合速度估计算法，大大提高了速度估计精度。     

电磁涡旋波斜平面旋转目标运动参数估计方法

相较于传统平面电磁波,电磁涡旋波具有螺旋分布的波前相位、特殊的环形天线方向图、独特的涡旋方位维信息等特点。近几年来,得益于其特殊的物理特性,电磁涡旋波在目标运动参数估计领域受到了广泛的关注,其目标多普勒效应具有线性多普勒与旋转多普勒两维多普勒信息。现有参数估计方法实现了运动平面与涡旋天线口面平行时的目标旋转参数测量。然而,目标斜平面旋转下,现有方法将不再适用。基于电磁涡旋波所提供的目标旋转多普勒信息,提出一种斜平面旋转目标运动参数估计方法。该方法推导了一般形式下旋转目标的多普勒信号模型,通过分析斜平面下的多普勒信息特征,建立了目标运动参数表征式,给出了斜平面目标旋转参数的计算方法。最后通过仿真分析,验证了模型及参数计算方法的正确性及有效性。     

基于T-H方程的卫星轨迹模型参考输出跟踪控制方法

当目标卫星沿椭圆轨道运行时,描述追踪星与目标星相对运动的线性化方程为T-H方程。将描述航天器相对运动的T-H方程变换为周期系统的状态空间形式,并给出卫星轨迹跟踪控制问题的数学描述。基于周期系统的参量Lyapunov方法和模型参考跟踪控制理论,提出了卫星轨迹跟踪控制器的设计方法。利用该方法设计了带有收敛速率保障的反馈镇定控制器和具有自由参数的前馈控制器。对追踪星相对目标星悬停任务进行了数值仿真,仿真结果表明提出的控制方案是有效的。     

谱估计理论在弹道数据参数化建模中的应用

针对高超声速飞行器防御作战中目标运动规律的描述问题，提出一种基于经典和现代谱估计理论的弹道数据参数化分析和建模方法。该方法将弹道数据视作非平稳随机信号，研究其变化规律：首先，通过线性消势法消除信号的线性趋势，将其转变为平稳信号，以便于进行谱估计；然后，采用Welch算法给出大致的谱图，结合该谱图和改进的协方差法确定自回归参数模型的阶数，以避免模型阶数选择准则引起的不确定性问题；最终，给出弹道数据的参数化模型。仿真结果表明，使用本文算法建立的弹道数据参数化模型与动力学模型具有较高的一 致性。     

旋转失效卫星的运动观测及消旋接触方案设计

以旋转失效卫星的消旋为研究背景,提出一种双重光流约束的特征点运动跟踪识别方法。该方法利用双目视觉,可实现对非合作旋转失效卫星的运动观测,并为机械臂消旋操作提供接触方案。首先,跟踪识别序列图像中稳定存在的特征点并记录其轨迹,采用频域分析的方法检测特征点轨迹的变化频率,从而获取目标旋转角速度,通过地面物理实验,验证所提目标运动观测的有效性;随后,利用特征点轨迹分析目标的运动包络与适宜接触区域,并根据目标运动特性和接触消旋的时间约束,给出完成消旋的接触强度约束,继而得到机械臂的操作性能需求,为接触式消旋的工程实践提供参考。     

基于雷达相位测距的微动特征获取

针对微动目标的雷达回波特征信号一般较小难以提取的特点,提出了一种基于雷达相位测距的微动特征获取方法。相参雷达工作在宽窄交替模式下,宽带信号形式为线性调频（Linear Frequency Modulation,简称LFM）。首先,通过窄带相位测距（游标测距）测量目标质心的平动轨迹;其次,通过宽带相位测距测量目标上各个散射中心的运动轨迹;最后,从散射中心运动轨迹中除去质心平动轨迹,获得散射中心相对于质心的微动轨迹。相位测距精度极高,已知微动模型,可以估计微动参数,获取微动特征。仿真结果表明,该方法可以有效获取目标的微动特征。     

基于稀疏信号表示的空间碎片成像

地基雷达一直是空间碎片监测的有力工具,研究如何利用它们对尺寸小于距离分辨率的目标进行成像具有重要意义。基于空间碎片通常会围绕它的主轴进行简单的自旋转运动这一事实,通过对目标回波模型的分析,本文提出了一种基于稀疏信号表示的空间碎片成像方法。该方法将成像问题转化为稀疏信号分解问题,首先以各个散射点的散射特性作为元素构建字典,然后通过采用现有的方法对单个距离单元横向回波数据的稀疏信号表示进行求解,最后对求解的结果重新排列以得到目标的二维高分辨图像。仿真实验结果表明了本方法的正确性。     

长时间积累下雷达高速目标检测算法综述

隐身技术与高速飞行器的发展给雷达探测目标带来了严峻挑战,而长时间积累技术就是在信号处理领域帮助雷达进行目标检测时提高信噪比的一种有效方法。对于高速高机动目标而言,信号在长时间累积中会在距离域和多普勒域引起跨距离单元走动和跨多普勒单元走动问题。“两跨”问题会严重影响积累增益,传统的MTD（Moving Target Detection,运动目标检测）方法已经无法对信号进行能量累积。为了解决“两跨”问题,提高雷达对高速目标的探测性能,近些年已涌现很多方法,本文将依据目标运动模型把长时间积累下分为径向匀速运动下的长时间积累、径向加速运动下的长时间积累、径向高阶复杂运动下的长时间积累三类进行分析,对相应模型下的“两跨”问题与解决方法进行综述和总结,意在为后续研究提供参考。     

基于参数化解调的旋转目标微多普勒频率提取方法

旋转运动是航天领域中最为常见的微运动,如卫星天线转动、弹道导弹自旋运动等。旋转目标的微多普勒特征对雷达目标识别具有重大影响。针对旋转目标不同散射点的微多普勒频率相互重叠、难以提取的问题,提出了基于参数化解调的旋转目标微多普勒频率提取方法。由点散射模型得到旋转目标的微多普勒信号解析形式。考虑到旋转目标微多普勒信号具有正弦频率调制特征,构造了基于正弦模型的参数化解调算子,优化微多普勒频率参数,使解调信号在载波频率处的频谱值达到最大。为了估计多个散射点的微多普勒频率参数,提出了参数迭代估计方法,在每次迭代中只估计当前最强散射点的微多普勒参数,将相应信号分量从原始信号中剔除,消除对后续分量估计结果的影响。仿真和实验结果表明:基于参数化解调的旋转目标微多普勒频率提取方法与传统时频峰值检测方法相比,能更精确地提取相互交叉的旋转目标微多普勒频率,为最终实现雷达空间目标识别提供了理论基础,能应用于卫星天线、弹道导弹等目标的监测、识别。     

雷达导引头对拖曳式诱饵干扰的检测和识别新方法

有源拖曳式雷达诱饵能够实现角度欺骗、距离欺骗、速度欺骗三重干扰效果,它通过电缆与被保护目标相连接,两者具有相同的运动特性,载机和拖曳式诱饵在距离、速度和角度上分辨不出来,导引头的响应会成为两个射频源的复杂函数,这将产生一个角度误差,从而增加了导弹的脱靶距离。为了提高雷达抗拖曳式诱饵能力,从空间角度分辨力入手,在常规单脉冲雷达系统结构上,利用了结构的冗余信息,提取对角线差通道的接收信号,然后与和通道、俯仰差通道、方位差通道联合建立方程组,求解得到目标和诱饵的角度信息,并对两者的信号幅度进行了分离,提出了诱饵识别的方法。仿真结果证实了该方法的有效性。