毫米波雷达高速运动目标精确测速研究

发布时间：2017-10-14 07:06

  本文关键词：毫米波雷达高速运动目标精确测速研究

  更多相关文章： 高速运动目标 毫米波雷达 精确测速 二阶差分 keystone变换

【摘要】：现代化军事战争中,高速运动武器具有很强的防突破能力,其越来越受到青睐,如速度最高可达几千米每秒的洲际导弹；马赫数将近10的各种无人侦察机等等。因此具有高速运动性质的武器已经成为当代军事战争的重要手段之一如何针对这些高速运动目标进行检测、跟踪、测速、成像以及最终的精确的打击成为当前雷达领域研究亟待解决的问题。与厘米波和传统的雷达体系相比,毫米波雷达具有许多独特的优势。由于微波技术的发展,尤其是微波元器件工艺的进步,毫米波雷达具有较小的天线尺寸,因此毫米波雷达能获得较好的窄波,从而拥有较高的分辨率；因为毫米波具有较强的抗干扰能力和较大的反隐身能力,同时受环境影响较小,因此毫米波雷达具有较强的抗干扰能力。本文主要研究了三种基于毫米波雷达的高速运动目标精确测速方法。主要研究内容以及研究成果如下所示：1.研究并改进了距离像互相关精确测速方法。研究了距离像互相关方法测速原理,然后针对该方法测速误差较大,提出了一种基于分数阶延迟距离像互相关测速的改进方法。该方法的思路是针对原方法中整数延迟延伸到分数阶延迟,从而提高测速精度。用MATLAB对单个理想目标和拓展目标模型进行了仿真实验,仿真结果表明：改进后的距离像互相关精确测速法速度估计误差大概1 m/s,明显优于未改进的。2.提出了二阶差分相位测速。二阶差分相位测速是基于雷达回波中频信号在快慢时间域内进行二阶差分信号处理。二阶差分处理后的相位是一个与高速运动目标的速度相关的定值,利用该相位定值可以进行速度估计,论文给出了该测速方法的测速步骤。通过仿真实验可知该测速方法在信噪比大于3 dB时测速误差约1 m/s。同时为了提高测速性能的鲁棒性,将二维矩阵内所有差分处理后的定值相位做统计平均,仿真结果表明：二阶差分相位测速法在带宽上具有较好的鲁棒性。3.提出了基于keystone变换精确测速方法。传统雷达系统检测高速运动目标时,存在较严重的距离走动现象。论文提出采用keystone变换解快慢时间域内存在的耦合,不需要对移动的距离进行补偿,并能得到模糊根数。经过keystone变换后,可以直接进行相参积累,根据多普勒原理计算目标径向运动速度,根据模糊根数解速度模糊。用传统的keystone变换求取模糊根数对信噪比要求较高,本文提出一种基于最小熵的keystone变换方法,提高低信噪比时计算模糊根数的正确率。仿真结果表明,基于最小熵的keystone变换比传统的k eystone变换对信噪比的要求降低了10 dB。研究了keystone变换精确测速原理,给出了基于最小熵方法的keystone变换测速流程框图。仿真结果表明基于keystone变换测速方法测速误差约0.042 m/s.
【关键词】：高速运动目标 毫米波雷达 精确测速 二阶差分 keystone变换
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN958
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景和研究意义9-11
• 1.2 高速运动目标测速研究现状11-13
• 1.3 本文主要工作和内容安排13-16
• 第二章 距离像互相关测速16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 距离像互相关测速原理16-19
• 2.3 改进的距离像互相关测速19-20
• 2.4 仿真分析20-22
• 2.5 扩展目标测速与仿真分析22-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 二阶差分相位测速29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 二阶差分相位测速原理29-34
• 3.2.1 信号模型29-32
• 3.2.2 二阶差分相位法测速32-34
• 3.3 仿真分析34-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 Keystone变换测速法39-55
• 4.1 引言39-40
• 4.2 高速运动目标距离走动现象40-42
• 4.2.1 距离走动现象40-41
• 4.2.2 几种常见校正距离走动现象的方法41-42
• 4.3 keystone变换测速法原理42-47
• 4.3.1 信号模型42-44
• 4.3.2 keystone变换原理44-45
• 4.3.3 基于最小熵方法求取模糊根数和目标速度测量45-47
• 4.4 仿真分析47-51
• 4.5 扩展目标测速与仿真51-53
• 4.6 本章小结53-55
• 第五章 总结与展望55-59
• 5.1 本文工作总结55-56
• 5.2 研究与展望56-59
• 参考文献59-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间科研成果65-66

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