基于外辐射源的高速运动目标探测技术

发布时间：2020-11-17 21:20

　　 外辐射源雷达是一种利用电磁背景信号,照射进入某一特定空域的目标,从而获取目标相关信息的雷达探测系统,也被称为无源雷达、机会雷达。目前外辐射源雷达通常利用的背景信号包括调频广播、模拟或数字广播电视台、移动通信基站、通信或导航卫星等作为目标的照射信号。由于目标背景信号通常是微弱信号被噪声所掩盖,通过增加积累时间可以改善雷达对目标的探测性能。但对于高速目标而言,随着积累时间的增加,雷达所接收到的目标回波会产生跨距离单元走动以及跨多普勒单元走动等现象,造成积累增益损失。有效地解决目标回波的走动问题,充分利用信号能量,是外辐射源雷达对高速运动目标进行高效探测的关键之一。基于此,本文具体进行以下几方面的工作:1.介绍外辐射源雷达高速运动目标探测技术的基本理论。从建立双基外辐射源雷达系统模型出发,从能量角度分析了雷达可探测范围;介绍了外辐射源雷达的主要技术难点,包括直达波和多径抑制技术、目标探测技术和目标跟踪技术;根据高速运动目标特点建立了外辐射源雷达体制下的目标回波模型,并仿真验证了了传统时频二维相关动目标检测方法对高速运动目标不能实现有效积累;2.研究了外辐射源雷达高速运动目标相参积累方法。Radon-Fourier变换和Keystone变换是两种实现目标回波跨距离单元走动校正的方法,通过仿真和实测数据验证算法的有效性;基于Keystone+Dechirping的方法能够有效校正目标回波的跨距离单元和跨多普勒单元走动,通过仿真验证算法的有效性;3.提出一种基于距离分帧的高速运动相参积累方法。本方法在根据先验信息限定探测区域的条件下,通过划分距离门对回波信号进行分帧处理,结合RadonFourier变换和Keystone变换解决目标的跨距离单元走动,在不增加系统运算复杂度的情况下提高了雷达系统的信号处理实时性;4.提出基于卫星数字电视信号外辐射源雷达的多频道积累方法。根据数字电视卫星多转发器的结构,分析了多频道信号的回波特点;通过采用Keystone变换或者Radon-Fourier变换校正每个频道回波信号的跨距离单元走动;基于RadonFourier变换的结构相较于基于Keystone变换的结构减少了多普勒频差搜索,信号处理流程更加高效;通过仿真实验验证了提出的多频道积累方法的有效性。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN958
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 外辐射源雷达系统研究现状
        1.2.2 高速目标相参积累方法研究现状
    1.3 论文主要研究工作和内容安排
第二章 外辐射源雷达高速运动目标探测技术基本理论
    2.1 引言
    2.2 外辐射源雷达系统模型及分析
        2.2.1 系统模型
        2.2.2 常规能量分析
    2.3 外辐射源雷达主要技术难点
        2.3.1 直达波和多径抑制技术
        2.3.2 目标探测技术
        2.3.3 目标跟踪技术
    2.4 外辐射源雷达高速运动目标信号模型
        2.4.1 目标回波信号模型
        2.4.2 跨单元走动分析
        2.4.3 跨单元走动仿真实验
    2.5 本章小结
第三章 外辐射源雷达高速运动目标相参积累探测方法
    3.1 引言
    3.2 基于Radon-Fourier变换的跨距离单元走动校正方法
        3.2.1 连续信号分段
        3.2.2 Radon-Fourier变换算法原理
        3.2.3 Radon-Fourier变换快速实现方法
        3.2.4 脉内相位补偿
        3.2.5 Radon-Fourier变换仿真实验与实测
    3.3 基于Keystone变换的跨距离单元走动校正方法
        3.3.1 Keystone变换算法原理
        3.3.2 Keystone变换的离散实现方法
        3.3.3 运算量比较
        3.3.4 Keystone变换仿真实验
    3.4 基于Keystone+Dechirping的跨距离和多普勒单元校正方法
        3.4.1 算法原理
        3.4.2 仿真实验
    3.5 本章小结
第四章 基于距离分帧的高速运动目标探测方法
    4.1 引言
    4.2 基于距离分帧的Radon-Fourier变换算法
        4.2.1 算法原理
        4.2.2 仿真实验
    4.3 基于距离分帧的Keystone变换算法
        4.3.1 算法原理
        4.3.2 仿真实验与运算量分析
    4.4 本章小结
第五章 基于多频道积累的高速运动目标探测方法
    5.1 前言
    5.2 基于Keystone变换的多频道积累方法
        5.2.1 多频道信号模型
        5.2.2 Keystone变换处理
        5.2.3 非相参合成
        5.2.4 仿真实验
    5.3 基于Radon-Fourier变换的多频道积累方法
        5.3.1 算法原理
        5.3.2 仿真实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

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本文编号：2887928