基于微多普勒特性的无人机目标检测与参数估计方法研究

发布时间：2021-01-09 07:48

　　近年来,利用雷达目标的微动产生的微多普勒效应来对目标进行检测和参数估计受到雷达界广泛的关注。由于目标微动产生的微多普勒效应可以反映目标的运动状态、尺寸、形状等大量信息,且这种特征具有“唯一性”,这为雷达目标的特征提取和参数估计提供了有效途径。本文利用无人机目标在飞行过程中,旋翼叶片的高速旋转产生的独特微多普勒效应,实现对无人机目标检测与参数估计的方法研究,并使用Ku波段的线性调频连续波雷达系统采集小型无人机的现场实验数据,对其进行处理并提取微多普勒特征,将结果与理论仿真进行对比分析。首先,分析了目标微动对雷达回波的调制作用和产生微多普勒效应的原理。在刚体运动模型的基础上,建立了多旋翼无人机的运动模型,推导了线性调频连续波（Linear Frequency Modulated Continuous Wave,LFMCW）雷达的无人机目标回波的数学表达式,完成LFMCW信号处理方法研究,并对旋翼的微多普勒特性进行分析。然后,研究了基于LFMCW雷达的恒虚警概率（Constant False-Alarm Rate,CFAR）检测方法,分别对距离维和多普勒维的回波谱进行CFAR检测,为减少杂波... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

LFMCW 信号及差频信号的时频关系图

2 /D v vf w D ，其中 为波长 可以看出，对于短波信号，即使振动频率较小，也可能引起较大的微多普勒频率的变化 假设雷达位于坐标系( X , Y , Z)的原点且雷达的运动速度为 0，刚体位于参考坐标系( x, y , z)的原点，参考坐标系会随着刚体的运动而发生方向和位置的改变，如图 2-5 所示

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文行时频变换，可以从中提取出随时间变换如旋翼长度和转速等 精灵 3 SE（DJI PHANTOM 3 SE）进行相图 2-6 所示

【参考文献】：
期刊论文
[1]线性调频连续波雷达对低小慢目标检测及性能分析[J]. 余启,饶彬,罗鹏飞.  信号处理. 2019(01)
[2]基于线性调频连续波雷达的低速小目标检测方法[J]. 刘艳苹.  舰船电子对抗. 2017(06)

硕士论文
[1]基于微多普勒的空间多目标特征提取与参数估计[D]. 黄志星.电子科技大学 2014



本文编号：2966253