雷达高速弱目标长时间积累方法研究

摘要

现代战争中，高速机动的低可探测目标对雷达的探测能力提出了严峻的挑战。信号的长时间积累是提高回波信噪比、改善雷达对高速运动弱目标探测能力的有效途径。针对脉冲多普勒雷达在凝视工作模式下，本文重点就目标匀速直线运动和匀加速直线运动回波模型的建立，回波跨距离单元走动和多普勒扩展现象的分析以及目标回波的长时间相参积累问题进行了研究。希望在未知目标运动参数的情况下，改善目标回波的积累效果，提高雷达对高速运动弱目标的检测性能。
　　在匀速直线运动目标回波模型下，针对目标跨距离单元走动的现象，分别介绍了基于 Keystone变换和基于 Radon-Fourier变换的长时间积累算法；提出了基于Radon变换的多普勒模糊因子估计方法，通过仿真实验验证了方法的有效性。根据仿真实验得出结论：Keystone变换能够在目标运动参数未知的情况下实现包络补偿，但是在处理多目标问题时将比较复杂。Radon-Fourier变换通过对目标距离和速度的联合搜索，能够同时实现目标运动轨迹的提取和回波能量的积累，避免了多普勒模糊因子估计的问题，但是需要注意盲速旁瓣问题。
　　在匀加速直线运动目标回波模型下，针对目标的多普勒频率扩展现象，提出了基于 Keystone变换和二次相位补偿的算法、基于二阶 Keystone变换联合RFT处理的算法以及基于二阶广义 Radon-Fourier变换的算法。针对多普勒调频率估计问题，分别介绍了基于 Dechirping、改进的Chirp-Fourier变换以及分数阶傅里叶变换的方法，通过仿真实验验证了方法的有效性。根据仿真实验：基于Keystone变换的方法同样无法避免多普勒模糊因子估计的问题，在多目标情况下的应用受到限制；基于二阶 Keystone变换联合 RFT处理的方法，适用于多目标处理，但是在多普勒调频率估计时对信噪比要求较高；基于二阶广义RFT的方法能够通过目标距离、速度、加速度的三维搜索实现目标回波能量的相参积累，但是运算量较大，不适合工程实现。

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第 1章绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究动态及发展趋势

1.3本文的结构安排

第 2章雷达信号长时间积累基本理论

2.1脉冲多普勒雷达及调频脉冲信号

2.1.1脉冲多普勒雷达信号处理

2.1.2线性调频脉冲信号

2.2目标回波信号模型

2.2.1匀速直线运动目标回波模型

2.2.2匀加速直线运动目标回波模型

2.2.3距离走动和多普勒扩展问题分析

2.3回波信号的长时间积累

2.3.1相参积累和非相参积累

2.3.2长时间相参积累的限制因素

2.3.3长时间相参积累性能评价指标

2.4本章小节

第 3章基于匀速直线运动模型的长时间积累

3.1基于Keystone变换的长时间积累

3.1.1 Keystone变换校正距离走动原理

3.1.2 Keystone变换的实现

3.1.3多普勒解模糊方法

3.1.4算法仿真验证

3.2基于Radon-Fourier变换的长时间积累

3.2.1 RFT变换原理

3.2.2离散RFT变换的二维脉冲响应

3.2.3 RFT的盲速旁瓣抑制

3.2.4 RFT的快速算法

3.3算法仿真及比较

3.3.1积累性能比较

3.3.2运算量比较

3.4本章小结

第 4章基于匀加速直线运动模型的长时间积累

4.1基于Keystone变换和二次相位补偿的长时间积累

4.1.1基于FrFT的参数估计

4.1.2基于MDCFT的参数估计

4.1.3基于Dechirping方法的参数估计

4.2基于二阶Keystone变换和RFT的长时间积累

4.3基于广义二阶RFT变换的长时间积累

4.4算法仿真及比较

4.5本章小结

结论

参考文献

声明

致谢