第" " 卷" ##$年增刊
. 月
航空学报
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文章编号! $###%.
频率步进雷达数字信号处理
毛二可=龙
腾=韩月秋
$###
北京理工大学电子工程系雷达技术研究所=北京)
>? @? A B CD ? @E B CF G H I J D D ? E @H KD A J F F J >KG J L M J E I NG B >B G
=U V Q W X %=[VP \%O P Q R S 98T 9Y Z X ]59
) +_=, =, ###
摘
要! 综述了频率步进雷达系统设计与信息处理中的主要问题=包括系统参数设计h 目标抽取算法h 与
与圆锥扫描体制的兼容性等等=并论述了不同情况下多普勒效应的影响及其解决方f 0Z ]2子脉冲的兼容性h
法=提出了相应的数字信号处理方案i 关键词! 雷达’距离高分辨’频率步进’信息处理中图分类号! k &j "
文献标识码! V
! ; B l m n o p q n 19229r‘]9Y X 98:e]g r g ]Z d gs 9]eZ t 2_]1g 811e 29_‘1090Z T 0]g 8T 9]9d _a X 1Z _8]g r g ]d e d 19t +S 09=Z =159e2]_7a 9t d _‘109d 19229r‘]9Y X 98:e]g r g ]g ]9r Z d :X d d 9rZ 810Z d 2g 29]8:a X r Z 8T1094g s 9‘_]t r 9d Z T 809=1=g g a T _]Z 10t d _‘1g ]T 91961]g :1Z _8092]_:9d d Z 8T_‘[_r X a g 19ru ]9Y X 98:e; 19229rv g r g ]; Z T 8g a 8r109:_t %+c =12g 1Z 7Z a Z 1e7914998d 19229r‘]9Y X 98:e]g r g ]g 8r:_8Z :g a d :g 8]g r g ]89g :0d Z 1X g 1Z _809^_22a 9]9‘‘9:1d g ]9+V 8+g 8g a e w 9r rd _t 92]_:9d d Z 8Td :09t 9d g ]9T Z s 98
! ]’0’d ’d x y z{|o }m g r g ]Z T 0]g 8T 9]9d _a X 1Z _819229r‘]9Y X 98:e Z T 8g a 2]_:9d d Z 8T
在雷达系统中采用距离高分辨率信号具有很
$! " !
多优越性~频率步进信号是其中重要的一种~=i
指的频率步进雷达=都是指频率步进脉冲串雷达i
我国学者近年来对这个问题也进行了大量的研究=其中文献~介绍了这种信号实现距离高分 辨率成像的基本原理=文献~研究了这种信号的*! 文献~研究了这种信号的误低截获概率特性=$#! 差特性=文献~研究了这种信号的多普勒特性=$$! 文献~提出了调频步进信号) 频率步进与$" ! 的处理方案=文献~$&=$k ! f 0Z ]2子脉冲相结合/
讨论了频率步进信号与圆锥扫描的兼容性问题=文献~讨论了频率步进信号的目标识别问$(=$. ! 题i 此外=由于运动目标是频率步进雷达信息处理的难点=因此=文献~等多篇文章详细讨论$$%" $! 了运动目标处理的问题i
本文的目的=是对频率步进雷达信号处理进行综述i 总结了在不同参数设计方案下的处理策略=提出了用目标抽取算法获得完整的一维距离像的方法=对调频步进信号的处理方案进行了进一步的讨论=对频率步进与圆锥扫描体制的兼容性问题进行了探讨=提出了一种新的获取角度信息的方法=并研究了各种情况下目标多普勒效应对系统的影响i
它由一串载频线性跳变的雷达脉冲组成=通过对脉冲回波的c u u S 处理获得距离高分辨率的效
" ! 果~i 由于这种信号可以在获得距离高分辨率的同时降低对数字信号处理机瞬时带宽的要求=因此近年来受到了广泛的注意i
&!
实际上=频率步进的概念出现得相当早~近=" =k !
年来则得到了更为详尽的研究~频率步进雷达i
信号的类型主要是两种! " 频率步进脉冲串信号=即本文所称的频率步进信号’#频率步进连续波信号=通常应用于探地雷达=如探测地雷的场
(! 合~i 为保证探地雷达具有高的分辨率和好的穿
频率步进连续波雷达一般选择波长较长的透性=
雷达波段=同时要求具有小于$t 的距离分辨率=
(!
因此它通常是一种超宽带的雷达体制~i 与频率步进连续波相比=频率步进脉冲串雷达的应用场
. ! 合更为广阔=包括弹道导弹检测~合成孔径和逆h " ! " ! $! 合成孔径雷达~单脉冲三维成像~汽车防撞~h h
等等i 因此=频率步进脉冲雷达是一种重要的高分辨率雷达体制=也是本文分析的重点i 本文后面所
收稿日期! 修订日期! " ##$%#&%" #’" ##$%#(%" #基金项目! 国防预研基金资助) 项目**&$+&+&$#. /, -#文章网址! ! 33++33" ##$3#3#$. 30112444+0567891:80567; ;
增刊
毛二可等$频率步进雷达数字信号处理
p ! o
q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q
! 频率步进雷达的基本原理
" #" 信号形式及基本处理策略
设$频率步进信号的脉冲重复周期为%发’&
射脉冲宽度为(载频起始频率为) 频率步进阶’’*梯为+频率步进数为, ’采样频率为) ’’. ) %--光速为0! /’1) -频率步进的发射信号
决后可以根据^值得到K 的信息1" #c 频率步进信号的物理意义
在线性系统理论中’向一个待测线性系统输冲击函数e 得到的输出f 可以看成该入一个d 35’4
系统的冲击响应’而f 的频域表达g 3是这354h 5个系统的传递函数1对于频率步进信号的处理’可以作类似的理解$向d 目标系统e 发射一组等间隔的频率谱线3冲击函数的频域抽样5其回波为d 目’,7!
2345. 6&9:;
&(
>
?
8. *
9@A B 7C
+) 54F 3! 5
式中$&9:; 34/(
5.
*’
其它I
本振信号为
H
! ’7(/,7!
J 345. 6&9:;
&&
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>
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9@A B 7C
+) 54F 3
距离为K 的目标回波信号为
,7!
L 345. 6&9:478%&7
7?
8. *
(9@A B
7C
+) 5473Q 5
回波信号与本振混频后得到
=
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,7!
6L 345. &9:478%&7
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6&9:478%&77? 8. *
(9@A B
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0F 9@A B 7C
3F
R 5对于固定目标标来说’式3R 5
的第! 个指数项是常数’第
’频率成线性变化的频域信号1对这样的信号进行采样’并归一化’可以得到
L 385. 9@A B 7C
3T 5
其中$S . U V W X Y 3
1]L 3^5].
-_X B I ,
^. *’! ’
显然’上式在^. S
时达到最大’经过门限判标系统e 的传递函数g 3h 5’对其进行Z [[\’可以得到相应的冲击响应f 34
5’包含着时间3距离5信息1当目标有速度时’发生多普勒频率’则目标系统为一个非线性系统’必须进行补偿后才能处理1频率步进将带宽为i . ,+) 的信号分成, 次发射’降低了系统的瞬时带宽’从而减轻了数字
信号处理的负担1但是’正因为如此’频率步进信
号需要, 个脉冲才能得到一次结果’数据率较
低’从而成为多普勒敏感信号1文献B ! ! F 对此进行了详细分析1
c #" 参数匹配问题
频率步进信号的参数匹配问题在雷达总体设计阶段非常重要’其关键参数包括发射脉宽(I 频
率步进阶梯+) I 频率步进数, I 采样间隔%-及脉冲重复周期%&等1在给定雷达最大不模糊距离K W
j 信号带宽i . ,+) j 以及目标最大长度k 的条件下’有必要对这些参数进行合理的设计’文献B ! l F
对这一问题进行了详细讨论’其结论主要有$3! 5Z [[\后的单点不模糊距离m Z
必须大于目标最大长度k ’即+) n 0/3
513
13Q 5根据雷达最大作用距离K 确定%&’有%&
.
13R 5通常情况下’Z [[\后的单点不模糊距离m Z 必须大于等于单脉冲距离分辨率m (’有(n ! /+) ’这是(与+) 的紧约束条件1
3T 5根据脉宽(确定采样间隔%-’使得%-n (13b 5实际上’当(E %-n
在实际当中’一般要求满足紧约束条件’从而保证Z [[\后单点不模糊距离m Z 有一定的冗余’
^5Q
航空学报
第" " 卷
________________________________________________________________便于速度补偿和杂波剔除! 同时使得" 用%&! #$以减小采样幅度损失’可见! 当参数设计合理时! 对回波信号作() ) *运算仅仅得到完备的一维距离像的信息! 但是这些信息是冗余的+乱序的+且因此! 需要通过一定的算法进行信号拼是分散的’
接! 以获得真实的一维距离像, 在较高采样率的条件下! 该算法可以选取最优的处理结果! 这就是目标抽取算法. -’/0/目标抽取算法
目标抽取算法就是为了得到完备的一维距离像! 它完成以下" 个工作12将折叠的结果按照真实距离排列,3在不同采样点中的冗余信息中! 按照一定准则! 选取一个最好的结果! 得到与真实情况相符的最优的一维距离像’目标抽取算法在紧约束条件和宽约束条件下略有不同! 以下先介绍紧约束条件下的目标抽取’
456紧约束条件下的目标抽取要进行目标抽取算法! 关键是要确定每组() ) *结果中任意点的真实距离’对式4进行(76) ) *变换有
显然! 当9时! 上式:F J K :任意整数6
达到最大值’也就是说! () ) *结果的第9个点代其表的实际距离可能是46J 9! K
N M M N :? ! 5! " P 4Q 6$%M N O N $J M &在紧约束条件下! 已知N 就可以确定唯一! 9! 的K 从而可以确定第N 个采样点(! ) ) *结果中第9点的真实距离’
在工程实现上! 目标抽取的方法非常简单’单独考察式4如果第N 个采样点(I 6! ) ) *结果中第9点出现目标! 那么该目标可能出现在任意采样点() ) *结果的第9点上’对于第N 个采样点! 可以将其() ) *结果进行周期延拓! 得到一个足够长的序列’该序列起点代表距离? 终点代表的距离大于N ! J M ’然后取M $&出N 就可以得到长度为M J M M M $至N $&的一段! &的真实一维距离像! 也就是说得到将这个采样点中所有的距离信息! 如图5所示
’
8496:
A B C =D " E >F G 9G
>:?
4I 6
图5利用周期延拓进行目标抽取
05*) R S T U S @V @A V U T W V R X YZ [W[W \R W @A V U T B X \T V R X Y
通常! 相邻" 个采样点的目标抽取结果在距离上是部分重合的! 可以根据一定策略! 得到一个最优的像素’通常采用的是-同距离舍弃法. 同+-距离选大法. 同距离累加法. 等等’这里]种处+-理策略的意义如下1同距离舍弃法就是简单地选取后面采样点的处理结果! 舍弃已有的提取结果’这种方法的不保证提取后的结果是最优的! 有较大的采样幅度损失’同距离选大法是在不同采样点() ) *结果中选取较大数值作为目标抽取的结果! 使采样幅度损失降到最低! 但是对于噪声或杂波也进行了选大操作’而同距离累加法就是将同
一目标在不同采样点的结果互相叠加! 由于噪声的相关性要远低于目标的相关性! 所以可以达到最大的信噪比! 但是不保证目标之间的幅度关系’4" 6宽约束条件下的目标抽取在宽约束条
件下! 每个采样点() ) *结果都有被污染的部分! 对单独一个采样点来说! 是无法恢复的’但是可以将被污染的部分用其他采样点的结果替换’在目标抽取时! 要保证污染区的内容不被提取’可以算出污染区的长度为M 对于某个=M ! &(采样点所对应的距离范围来说! 污染总是发生在起始和结束部分’所以只要在目标抽取时将污染
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毛二可等H 频率步进雷达数字信号处理
Z E G
________________________________________________________________区避开即可! 如图" 所示
#
图" 利用周期延拓进行目标抽取
’" ($%&) *&+, +-, *) . , %/012. 2. 3%. +-, *) 4/3) , %/0
可见! 对第5个采样点的6$$(结果作周期
延拓后! 取出其中的
577=>? 7@789:;
577=>? 7897B
5C D ! E ! " ! F
:G =
就可以获得完整的一维距离像#
由上述分析可见! 本文提出的目标抽取算法
以下给出仿真结果H 仿真条非常适用于工程需要#
件H 此时? " J ! C J ! C O D ! C I C E ? K LM N K LM N 78
设立O 个静止目标! 位置分别为S D ’E P Q P J C R ! E 回波形状Q D CQ T C Q Q >D ! R ! S R ! S R ! U I C E V W " O
为高斯形! 根部宽度为; 采样频率K C E D D ! C 088前" O D D 个采样点的6LM N $$(结果及目标抽取结果如图O 所示
#
图O 目标抽取算法仿真
目标出现在G 同距离舍弃法提取结果:=XE E 个采样点中Y:=) 6$$(结果! 1同距离选大法提取结果Y:同距离累加法提取结果:==. V
’O Z $%&%R [3) , %/0/\, ) *&+, +-, *) . , %/0) 3&/*%, ]R
图O 的第G 个采样点的尖峰为目标E 第:=! )
目标" E D 个采样点中的" 个尖峰分别为目标E ^!
第E 目标E 个采样点中的" 个尖峰分别为目标" ^但仅仅从6O ! $$(结果很难反映出真实目标个数与相对位置关系#图O 是同距离舍弃法的提取:=1结果! 可以反映出目标的相对位置关系! 但幅度较
小! 尤其第O 个目标几乎全部被掩盖在噪声中Y 而
明显优于舍弃法! 将同距离选大法的结果图O :=. 其与3仔细比较可以看到每个目标都是各:=, [O )
采样点中最大的Y 而同距离累加法的结果图O :=V 与选大法类似! 而信噪比略高#
R 03
航空学报
第00卷
S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S ! " #多普勒效应的影响及其补偿
$%&多普勒效应的影响由于频率步进信号数据率较低’是一种多普勒敏感信号’所以在实际应在这方用中必须考虑目标的多普勒效应(文献) %%*面进行了深入的研究’指出+目标运动会给回波造成附加的一次相位相和二次相位项(设目标速度为, ’则一次相位项为
-. /$012$0, 45&67&38
$%3&
文献) 对这个问题进行了系统的研0%H0I *究’主要从模糊函数的角度出发’分析了采用正负双向调频和随机跳频的方法实现目标运动补偿(它主要是通过特殊的信号设计方法’使信号的模这种方法在糊函数具有近似图钉形状(实际上’
0J *
D 3年代初即有人考虑) (
此外’文献) 提出了一种通过参差L 0K *M =实
现运动补偿的方法’文献) 对此方法进行了进0A *一步深入的研究’指出这种方法对雷达系统参数二次相位项为
-. /$09:2$0, 45&60
78
&$%%&其中’一次相位项会在;
合时移’该误差与, 成正比>二次相位项主要会使;
可见’频率步进信号的多普勒效应比较严重’必须加以补偿(文献) %%*指出’一次相位项对补偿精度要求非常苛刻’典型参数下要求误差在%? 4@数量级(而二次相位项比较容易补偿’典型参数误差容限为%33? 4@
数量级($0&已有的多普勒效应补偿方法
在目前已
经提出的主要运动补偿算法中’文献) %A *针对调频步进脉冲串信号’提出了距离B 速度B 加速度的极大似然估计方法>它给出了距离B 速度B 加速度估计的最佳理论’但是实际可操作性并不强(
由于目标运动会产生耦合时移’文献) %C *提出利用这一特性’从静止杂波中区分出运动目标的方法(它是在滤除杂波后’再对纯目标的频域数据做速度补偿(但是这里的速度补偿方法需要通过其它手段获得目标的速度信息(
文献) %D *提出了一种频率步进脉冲E 组F 串的方法’
即在每一个频点上发射一组脉冲’通过脉组之内的
要求过于苛刻’因此实际上很难实用(
$G &各种多普勒效应补偿方法的分析
N 有附加测速信息的运动补偿如果能够不断通过其它手段获得目标的速度信息’则运动目标的处理将十分简单’只要在;
这种方法的主要问题’是对目标运动速度的测量精度要求极高>为完全补偿掉一次相位误差’对测速精度的要求可以达到%? 4@量级’这在一般的搜索雷达系统中是很难达到的(因此用这种方法很难完全消除多普勒的影响(
但是用这种方法基本上可以消除二次相位的影响’因为这时对测速精度的要求为%33? 4@量级(因此这种方法可以用它来做速度初补偿’以便消除二次相位的影响’使; O
这种方法的主要问题’是目标运动状态和跟踪滤波器的设置(
如果目标为匀速直线运动’则通过合适的跟踪滤波器即可以获得好的速度估计’并用于补偿目标运动造成的影响(这种方法对理想匀速运动目标应具有良好的效果’但是对于目标速度变化的情况’补偿效果一般不能令人满
意) 0C *(
Q 脉冲多普勒测速方法这种方法是在频
率步进工作过程中加入脉冲多普勒测速’以获得目标的速度估计(其中文献) %D ’03*所提的方法都属于这一类型(但是文献) %D *所提出的方法’其主要问题是帧周期很长’因此数据率很低>而且’在整个处理帧中’如果目标有加速度’则补偿的效果会变差(此外’为避免测速模糊问题’该方法必
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毛二可等e 频率步进雷达数字信号处理
r ’-
s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s 须选择较小的! 这样就又存在测距模糊%而" #$
在文献&所提出的频域互相关法中$同样存在’() 其解决方案$是采用时不模糊测速范围小的问题*
域互相关法确定速度范围$但是根据该文的分析$时域互相关法的精度并不高%
所谓二维高+二维高分辨率自测速方法分辨率自测速方法$就是在处理过程中$用多组速度值进行补偿$选出其中补偿最好的速度值$即可同时获得目标的距离, 速度二维信息%文献作为频率步进的子脉冲$文献&称-’) K L M N O 信号7
之为P 调频步进雷达信号Q 这种信号的优点是在*保持频率步进发射信号脉宽J 和总带宽R 不变的同时减小步进阶跃的周期数G $提高系统的数据率%或者是在R 与G 不变的条件下增大J 提$高发射能量%这种信号在实现距离高分辨率方面具有K L M N O 信号和频率步进信号的优点%
6-7调频步进信号形式及基本处理策略频步进信号第S 个字脉冲的形式如下式所示
调
&’-.’/)
所提出的方案$都属于此种类型%由于这种方案需要选择最优的补偿速度$因此频率步进信号必须对速度的变化敏感$故必须选择具有近似图钉型模糊函数的随机跳频信号%其中文献&’-$’’)
所提出的双向调频信号就是向图钉型模糊函数迈进了一步&’0)
$但是它相对于线性步进频信号的好处只有123
%文献&’4$’5) 则提出了一种最优随机跳频序列的编码方案%
这里$双向调频在实现中有很多问题$例如在目标存在多个散射中心的情况下如何判断散射点的配对情况%而且$对于目标加速运动的情况下$根据式6-’7$在正向和负向调频的两帧之间$目标运动速度也会发生变化$因此补偿的难度还会增加%而对于文献&’4$’5) 所提出的随机跳频方案$需要进行二维高分辨率处理$因此信号处理量会大大增加%此外$89:$子波变换等方法$也都可以作为二维补偿方法的尝试%
; 帧间脉冲多普勒所谓帧间脉冲多普勒$也是一种可能的目标运动补偿算法%它是发射多个频率步进脉冲串$在不同脉冲串中相同载频的脉冲之间做脉冲多普勒测速处理*获得目标速度后$再做脉冲串内的
>降阶处理估计目标运动参数
由于目标运动速度造成的二次相位项实际上是一个线性调频项$因此可以采用线性调频信号处理中常用的降阶方法$但是测速精度相对较差%? @A 频率步进信号与B C D E F 信号的兼容性
要想在保证总带宽不变的条件下$提高频率步进信号的数据率$则应该减小频率步进的阶数G $提高单个子脉冲的带宽H I *但是提高子脉冲的带宽意味着脉冲时宽J 的减小$因此信号的发射能量将减小$进而限制雷达的作用距离%
要解决这一矛盾$可以采用线性调频信号6即
G, -
T 6U 7V
Y 6U , S Z N 7[\O &]’^S H I ) _S V (G, -[\O &]’^I (U ) V
N N [‘a S V (
J c
_[\O &]^d6U , S Z N
7’
) [\O &]’^S H I ) _[\O &]’^I (U ) 6-’7
其中e Y 6U 7
V c
]^d6U ,S Z ’N 7为[‘a J [K L M N O 子脉
冲*d V H I f J 是调频斜率%可见调频步进的信号带宽依然为GH I
%对上述信号进行混频后有如下结果
G, -
T 6U 7V X g N [‘a N S
S V (
J
c
_
[\O k ]^d&U , S Z N , ’
6h, i U 7f j 7) ’
l _[\O &, ]’^S H I ’6h, i U 7f j ) _
[\O &, ]’^I (’6h, i U 7f j ) 6-47文献&-’) 指出$对调频步进信号的处理可以分’个步骤e 首先在各个子脉冲内进行K L M N O 脉冲压缩*其次在脉冲压缩后进行各脉冲之间的
6’7调频步进信号的多普勒效应分析由于调频步进信号的视频回波在不同! " #之间的变化与频率步进信号相同$因此在信号处理上要重点分析目标运动对子脉冲压缩的影响%
文献&-’) 指出$如果要求目标在G 个! " #之内的最大时移为半个脉压后的距离单元$则要求雷达系统参数设计应该满足
’i GZ N f no -f 6’p I 7而多普勒效应对K L M N O 信号脉压产生的幅度变化q 耦合时移q 相位变化对
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第F F 卷
" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 忽略不计! 这是因为" 是一#$%&信号数据率较高’种非多普勒敏感形信号! 当参数设计合理的条件对于调频步进信号处理的多普勒补偿的主要下’
问题仍然是在() ) *阶段! 而采用调频步进体制
减轻多普勒效应对可以有效的减小+的值’
() ) *的影响!
, -. 调频步进数字信号处理的实现方案’如图/所示
!
根据以
可以给出一个调频步进信号处理的实现上分析’
54=
y
=$>, k x d , b+..
f i F i
+e s Y b %, U T .
_’wc z G i
b +
G ’w c 其它
{|
n
式中O cG ’U ’F t +pU Q f cG ’U ’F t b pU Q x c w
’()*-/! " $%+$," . #&
可见01223后锥扫信号依然是叠加在一维距离像上的正弦信号0且其调制深度与细化后的目标误差角4成正比0其出相位由56决定/当天
对于每个细化后的目标0可以得到线旋转一周后0
电压法8或! 个锥扫信号抽样/此时同样可以用7
投影法8获得角度信息0但是由于! 值通常较7
小0所得到角度误差较大/其解决方法就是采用相参处理的技术0对这! 个点进行9则在23运算0
设该尖峰幅度" #所对应的频率上应该出现尖峰0初相位为; 则4为:00056的表达式为
:>? @A B C -A !$DD ->? @A B C -!D =
5F F A G H D 6) E *
!$%, " ! $&
采用此方法获得的4其信噪比提高! 倍/0506A *D 锥扫频率步进数字信号处理的实现由4
以上的分析可以得到一个锥扫频率步进数字信号处理的方案0如图H 所示/
选用I 9构成L *G 6H 6作为核心9J K J K 芯片0一个多片并行的处理系统/该芯片是目前最快的主频为M 内置M 并行浮点960J K 芯片0NO P N L Q ? R
的双口S 适合复杂功能I N 和众多通用寄存器0的实现0该芯片另一个重要特点是具有H 个完全独立的T 非常适合多处理器的互连/以下? @U 口0给出使用这套系统配合雷达信号模拟器的测量结果/如图V 所示0其中V 中M 个目标的位置分A D #别是W 中距离分V 6Y Z Z [A D X 0V X 0V X 0X ’图V Q 辩率W 6\*]Y 0M 个目标对应的距离分别是W V 6\6**\][V \]Y Z M \]H X 0V X 0V X 0X /
由图V 可见0该处理机不仅能够准确的获得一维距离像0而且其测角性能的线性关系也是较为出色的
/
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13:北京理工大学学报" 2K K 2" 22j 2k /K M gK ]:i
第N N 卷
m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m
! 结
论
文宏武:脉间变频格式高距离向分辨力成像方法12M 3王振荣"
中系统误差的研究13:电子学报" 2K K R " N ! j 2N k /L N gL R :i 1223龙腾:频率步进雷达信号的多普勒性能分析13:现代雷i
达" 2K K \" 2L j N k /! 2g! ^:
12N 3龙腾" 毛二可" 何佩琨:调频步进雷达信号分析与处理
13:电子学报" 2K K L " N \j 2N k /L ]gL L :i
等:频率步进高距离分辨技术在圆12! 3孙厚军" 杜谦" 邓次平"
锥扫描中的应用13:北京理工大学学报:2K K \" 2\j 2k /^R i gL M :
12]3杨军" 郭英辉" 祁载康:毫米波频率步进信号目标辨识角
频率步进信号可以在较低的瞬时带宽下" 获得距离高分辨率的效果#在其参数设计满足一定使用目标抽取算法" 可以获得约束条件的前提下"
完整且真实的一维距离像#频率步进信号是一种多普勒敏感信号" 必须对其进行速度补偿" 并可以根据实际情况确定补偿策略和补偿精度$调频步进信号可以在不降低信号总带宽和子脉冲时宽的前提下" 减小%的数目" 从而提高数据率#由于
&’() *信号是非多普勒敏感信号" 所以目标速度的影响主要出现在+, , -提取一维距离像阶段#
而锥扫频率步进信号在获得一维距离像的同时" 通过. , -法还可以获得距离细节上每个目标的角度信息" 并显著提高精度$
实际上" 目标的多普勒效应问题是频率步进体制雷达的核心问题" 还有待于更加深入的分析与研究$例如/如何精确的确定补偿速度#对多目标0多速度的环境的补偿#变速目标的测量等等$高距离分辨率雷达的恒虚警也是一个值得探讨的方向" 它涉及距离高分辨下的杂波模型的确定0恒虚警方法的选择等一系列的问题$
参
考
文
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12R 3孙厚军" 杜谦" 邓次平"
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王毛路" 李少洪" 等:频率步进脉冲距离高分辨一维成像速度补偿分析1i 3:电子科学学刊" 2K K K " N 2j R k /\\R g\^M :
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王俊" 张守宏:运动目标环境下步进频率信号的设计与处理1i 3:西安电子科技大学学报" 2K K ^" N ]j 增k /^R g L 2:
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速度高分辨的理论和应用1.
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低旁瓣脉冲压缩g 信号设计与处理技术1.
3:北京/北京理工大学" 2K K ]:1N ^3龙腾:高分辨率雷达数字信号处理1.
3:北京/北京理工大学" 2K K R :
1N L 3J 7? >5C ? 844:9=7; (*7B H ; ? ) G B ; ; ) ? >5(8GE (; ’)? ? H
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:北京/科学出版社" 2K L M :
增刊作者简介
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毛二可等! 频率步进雷达数字信号处理
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长" . /2/年本科毕业于北京理工大学电子工程系3目前为北京理
龙腾男" #$岁" 工学博士" 教授" 美国%&’() *+, -大学电气工程系归国学者" . /01年出生于福建福州" . /1/年在中国科技大学无线电电子学系获工学学士学位" . //2年在北京理工大学电子工程系获工学博士学位3. //0年担任北京理工大学电子工程系雷达技术研究所副所长" . //4年被聘为副教授" $555年
被聘为教授3. ///年. 月至1月任美国%&’(*+, -大学电气工程系信息系统实验室客座副教授3出版专著一部6第三作者7" 在核心期刊发表论文85余篇" 获部级二9三等奖各一项6排名第一9第二73主要研究方向! 雷达系统9数字信号处理9高速数据通信3韩月秋男" 08岁" 教授" 博士导师". /#0年/月出生于安徽天
工大学电子工程系教授9博士导师3获国家发明奖8项" 省部级奖. 5余项" 发表论文数十篇3主要研究方向! 雷达系统9数字信号处理3
频率步进雷达数字信号处理
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
被引用次数：毛二可， 龙腾， 韩月秋北京理工大学电子工程系雷达技术研究所,航空学报ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA2001，22(z1)53次
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相似文献(10条)
1.期刊论文 杨明磊. 陈伯孝. 张守宏. 高昭昭. YANG Ming-lei. CHEN Bai-xiao. ZHANG Shou-hong. GAO Zhao-zhao 多载频FMCW在MIMO雷达中的应用研究 -电子学报2008,36(12)
介绍多载频MIMO雷达的特点和工作原理,对多载频线性调频连续波(FMCW)信号及其回波进行了分析,并详细论述了MIMO雷达中静止目标和运动目标情况下多载频FMCW信号处理方法以及其中的一些关键问题,如通道分离滤波器的设计、距离分辨率分析、速度补偿精度分析、相参积累周期数的选取等.针对该体制雷达各发射天线间载频不同的特点,提出了采用肝T相参合成的方法来精测目标距离,获得距离高分辨,具有运算速度快、受目标运动影响小的优点;对运动目标情况下距离多普勒的耦合问题进行了详细分析,并提出了利用相参积累进行补偿的解决方案.
2.学位论文 汤斌 频域拼接实现步进调频合成宽带距离高分辨 2003
该文对步进调频信号做了深入分析并推导出该信号的模糊函数,从而说明该信号确实能获得距离高分辨.探讨了跳频间隔与带宽的关系,得出了系统设计必须考虑的限制条件.提出并详细讨论了一种新的合成宽带算法——频域拼接法.针对静止目标与运动目标详细分析了这种算法,提出用速度试探选大法来进行速度补偿.而且还将这种算法与过去用的算法——时域拼接法做了详细的对比.提出以后的发展方向,一用步进调频合成宽带与脉冲多普勒两种体制复合制导;二进一步分析目标速度与合成带宽频谱相位的关系,用相位谱来判断速度补偿的效果.
3.期刊论文 赵光辉. 陈伯孝. 高昭昭 SIAR体制下单基地MIMO雷达距离高分辨研究 -系统工程与电子技术2010,32(4)
常规脉冲压缩处理只针对单根天线单一载频单次回波,对于MIMO雷达,由于发射采用多载频信号,回波信号通道分离后若能进行带宽合成,则相应距离分辨率会比单根天线提高数倍,有利于后续检测与跟踪.针对MIMO雷达设计中调频带宽和载频差的不同选取,分别采用时频域频谱拼接及频谱外推与Root-MUSIC算法相结合的方法,得到目标高分辨距离像.仿真结果验证了该方法的正确性.
4.会议论文 龙腾. 李方慧. 李眈 调频步进雷达数字信号处理 1999
调频步进雷达信号是在频率步进雷达信号中采用ｃｈｉｒｐ信号做为子脉冲，因此在实现距离高分辨率方面可以折衷Ｃｈｉｒｐ信号和频率步进信号的优点。在信号处理算法中，首先要进行Ｃｈｉｒｐ脉冲压缩，其次进行频率步进合成距离高分辨处理。该文从理论；上分析了这种信号的可实现性，给出了其信号处理算法；采用ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１实现了这种信号的压缩处理，分析了ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的有限字长效应对这种信号处理机的影响，并提出了相应的解决方案。
5.学位论文 陈伯孝 SIAR四维跟踪及其长相干积累等技术研究 1997
稀布阵综合脉冲孔径雷达(SIAR)是一种新型米波分布阵体制雷达.它采用稀布阵列天线,通过各个阵元全向发射正交编码频率信号以使得各向同性照射,在接收端通过DBF和发射脉冲综合以形成接收与发射波束.正是由于SIAR以其独有的全向发射和全向接收工作方式,因此它可以集搜索和跟踪于一体,同时也出现一些在传统雷达中不存在的问题.为此作者主要是结合工程实际,在SIAR四维跟踪信号处理方面进行深入的研究;并进一步发掘SIAR体制的潜力,对SIAR波形设计及其信号处理方法、长时间相干积累和SIAR体制的"四抗"能力进行更深入的研究.
6.期刊论文 杨明磊. 张守宏. 陈伯孝. 张焕颖. Yang Ming-lei. Zhang Shou-hong. Chen Bai-xiao. Zhang Huan-ying 多载频MIMO雷达的一种新的信号处理方法 -电子与信息学报2009,31(1)
多载频MIMO雷达(Multi-Carrier MIMO radar)是指利用频率分集和空间分集的方法来实现发射信号正交的具有多个发射和多个接收天线的雷达系统,该文研究了该体制雷达基于Dechirp处理实现距离高分辨的方法,分析了IFFT相参合成法以及伪峰产生原因,提出了一种新的处理方法--空域合成带宽法,它将空域分散发射的多载频LFM信号,先做Dechirp处理,然后再将通道分离后的各路信号顺序时移拼接合成一个大带宽的LFM信号,最后再对合成后的信号做IFFT处理以获得高分辨距离信息.它实现简单,能够在不增加运算量的条件下有效的抑制伪峰,并受目标运动影响小,计算机仿真验证了这些结论.
7.期刊论文 贺志毅. 郝祖全. 汤斌 一种新体制雷达合成宽带可行性分析 -电子学报2003,31(6)
本文分析阐述了利用脉内调频、脉间跳频技术获取距离高分辨一维成像的可行性,导出了静止目标和运动目标的回波表达式.根据线性调频子脉冲的回波表达式,详细分析了运动目标回波对信号处理器采样位置的要求.
8.学位论文 贺志毅 合成宽带毫米波雷达导引头的理论及实现 2002
利用合成宽带技术来实现距离维的高分辨可以有多种方式,该文着重探讨了步进跳频及脉内调频、脉间步进跳频技术的理论分析和实现研究.论文结合实际对以脉内调频、脉间步进跳频理论为基础设计的毫米波主动导引头的几个特殊问题进行了分析研究.详细分析描述了三通道幅相一致性的校正方法、分析了I、Q支路幅相及直流偏置误差对合成宽带的影响、数字比相对角跟踪性能的影响及小目标检测的实现方法.探讨了毫米波导引头三维成像机理,进行了仿真和实际处理,得到了实际目标的三维图像.
9.期刊论文 戴喜增. 许稼. 彭应宁. 夏香根. Dai Xi-zeng. Xu Jia. Peng Ying-ning. Xia Xiang-gen FD-MIMO距离高分辨雷达及其旁瓣抑制 -电子与信息学报2008,30(9)
为了提高距离分辨率而又不增加对发射/接收机带宽的要求,该文提出了频分多入多出(Frequency-DividedMultiple Input Multiple
Output,FD-MIMO)雷达.该雷达利用同时发射的多路窄带信号合成宽带波形,进而得到目标的高分辨距离像.由于持续时间短,合成高分辨距离像具有很好的多普勒容限.此外,针对由合成频谱不连续性造成的近区高旁瓣和由子带间耦合造成的远区高旁瓣,该文分别提出使用倒数谱滤波器和对子带信号加带外衰减的方法予以抑制.最后,理论分析和数值仿真证明了旁瓣抑制方法的有效性.
10.期刊论文 苏宏艳. 朱淮城. SU Hong-yan. ZHU Huai-cheng 毫米波宽带雷达相位误差校正方法研究 -系统工程与电子技术2008,30(2)
为了有效解决相位误差对于步进频信号合成高分辨的影响,在分析步进频雷达相位误差来源的基础上,提出了一种相位误差校正方法.理想情况下,频率步进信号为相参信号,脉冲间的相位具有线性关系,相邻脉冲闻的相位差恒定.随机相位误差的存在,破坏了频率步进信号的相参性,导致合成高分辨结果旁瓣峰值电平提高,噪声基底抬高.合成高分辨前,利用相邻脉冲接收信号相位差与均值的差值对采样信号进行相位补偿,可以一定程度上校正相位误差对步进频信号的影响.对仿真数据与实测数据的处理结果表明,该方法可有效提高频率步进体制雷达的检测性能.
引证文献(53条)
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