步进频雷达低空环境感知与监控软件开发

摘要

随着我国低空环境的进一步开放，低空飞行器数量明显增多，低空飞行环境日益复杂，对低空环境感知技术的需求日益迫切。
　　针对低空环境静止场景的感知问题，展开了步进频雷达目标距离维高分辨成像方法的研究。传统的获取步进频雷达高分辨一维距离像的方法需要繁琐的去冗余处理，针对该问题，本文采用合成带宽法来获取步进频体制下目标的高分辨一维距离像。该方法具体步骤如下：首先选取一帧完整的回波，并对单个脉冲进行升采样操作；然后对回波进行脉冲压缩处理；之后对脉冲进行频谱搬移操作；最后由频谱搬移结果合成一个等效的大带宽信号。仿真数据处理结果表明，在低信噪比情况下，合成带宽法对目标的检测性能较之于传统的选大法、累加法等有明显优势。
　　针对低空环境运动场景的感知问题，展开了强弱运动目标成像方法的研究，提出了基于帧间互相关速度搜索的多运动目标成像方法。该方法分两次得到运动目标的参数估计结果。第一次速度估计过程如下：首先对回波数据进行帧间互相关操作，以实现距离-速度的解耦和；然后在对帧间互相关结果进行帧内包络非相干积累的基础上，依据3dB原则挑选有效样本，并由有效样本构造速度搜索协方差矩阵；之后对协方差矩阵进行特征值分解，并由单次快拍方法得到运动目标的速度谱；最后通过峰值搜索得到运动目标的第一次速度估计结果。进行第二次速度估计时，首先利用第一次速度估计结果对原始回波进行速度补偿和距离徙动校正，然后对校正结果进行脉冲压缩处理，之后对脉压结果进行帧内距离合成，最后对合成结果进行帧间 FFT成像，由成像结果的多普勒偏移得到速度估计残差，进而得到第二次速度估计结果。利用第二次速度估计结果对原始回波进行速度补偿、距离徙动校正，在完成脉冲压缩、帧内距离合成及帧间 FFT操作后，得到最终的成像结果。通过对最终成像结果的搜索得到运动目标的初始位置信息。为了避免当前强目标的影响，提出了一种基于正交投影的强目标抑制方法，该方法利用第二次速度估计结果构造正交投影矩阵，对帧间互相关后的数据进行投影处理，实现了对当前强目标的抑制。该方法具有速度估计精度高，速度不模糊范围大，成像聚焦效果好等优点。
　　针对多源感知集成显示的问题，开发了低空环境多源传感器协同探测地面监控软件。该软件采用服务器-客户端模式，其中，客户端为各个传感器，服务器为地面显示基站；为保障传输过程中数据的安全性及有序性，采用面向链接的方式进行数据传输；编程平台选用VC6.0；网络通信编程实现采用套接字技术；为了确保数据传输不影响到其他操作，采用多线程编程方法。该软件实现了多源探测结果的并行、动态显示。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究历史及现状

1.3 论文主要工作及内容安排

第二章 步进频一维高分辨距离像

2.1 引言

2.2 步进频模糊函数

2.3 步进频时域合成带宽法

2.4 时域合成带宽法仿真数据处理

2.5 本章小结

第三章 步进频雷达多运动目标成像

3.1 引言

3.2 步进频运动目标模型

3.3 时域互相关速度估计算法

3.4 帧间互相关速度搜索算法

3.5 帧间互相关速度搜索算法仿真数据处理

3.6 本章小结

第四章 多源传感器协同探测地面监控软件

4.1 引言

4.2 多源传感器协同探测系统应用背景及简介

4.3 网络通信基础知识

4.4 软件功能要求及设计方案

4.5 软件工作流程

4.6 软件实现

4.7 本章小结

第五章 结论和展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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