分布式MIMO雷达目标检测与跟踪及实验研究
发布时间：2021-10-20 21:31
MIMO（Multiple Input Multiple Output）雷达作为一种新体制雷达在2003年被提出,具有测角精度高、多目标跟踪能力强、抗干扰能力强、被截获概率降低等优点,使得MIMO雷达成为雷达领域研究热点。其中分布式MIMO雷达结合了雷达站独特布阵方式和MIMO雷达独有的优势,使得雷达系统在抗干扰、抗辐射、抗低空入侵、抗侦察和抗隐身等方面具有很大的潜力。本文在实验应用的背景下,研究分布式MIMO雷达系统在目标探测和跟踪滤波方面的性能,主要研究工作包括以下几个方面:1、介绍了分布式MIMO雷达实验系统原理及组成,利用遗传算法设计正交二相码波形,并控制发射波形占空比来调整雷达探测盲区,设计了发射和接收通道校正实验,给出阵列幅相误差校正原理,完成雷达实验系统的阵列误差校正。2、研究了分布式MIMO雷达目标检测。通过数字多波束形成搜索目标;然后进行匹配滤波、动目标检测（Moving Target Detection,MTD）运算、通过估计目标时延差和相位差的方法完成节点间多波束合成,其合成效率提高到90%以上,利用恒虚警检测（Constant False Alarm Detec...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作背景与意义
1.1.1 研究工作背景
1.1.2 研究工作意义
1.2 国内外相关技术发展状况
1.3 本论文结构安排
第二章 分布式MIMO雷达实验系统与阵列误差校正
2.1 分布式MIMO雷达实验系统基本原理
2.2 阵列系统概述
2.2.1 发射端组成
2.2.2 接收端组成
2.3 实验系统发射波形
2.3.1 正交多相编码信号
2.3.2 正交多相码的遗传算法优化
2.3.3 波形设计结果
2.4 阵列误差校正
2.4.1 节点布置与位置测量
2.4.2 阵列误差校正实验设计
2.4.3 接收与发射通道校正原理
2.4.4 接收与发射通道幅相校正结果
2.5 本章小结
第三章 分布式MIMO雷达目标检测及目标聚焦
3.1 目标信息提取流程
3.1.1 单节点目标信息提取流程
3.1.2 多节点目标信息提取流程
3.2 单节点数字多波束形成
3.2.1 数字多波束指向
3.2.2 数字多波束形成算法
3.3 测距测速算法
3.3.1 匹配滤波
3.3.2 匹配滤波结果
3.3.3 动目标检测
3.3.4 动目标检测结果
3.4 节点间多波束合成
3.4.1 节点间多波束合成方法
3.4.2 节点间多波束合成结果
3.5 合成效率计算
3.6 目标检测
3.6.1 CFAR检测算法
3.6.2 CFAR检测结果
3.7 目标检测阶段系统计算量
3.8 目标聚焦方法
3.9 单脉冲和差波束比幅测角
3.9.1 单脉冲和差波束比幅测角算法
3.9.2 测角结果
3.10 本章小结
第四章 目标跟踪滤波与航迹管理
4.1 目标跟踪体系
4.2 数据关联
4.2.1 数据关联过程介绍
4.2.2 典型数据关联算法
4.2.2.1 最邻近数据关联算法
4.2.2.2 模糊聚类数据关联算法
4.3 目标跟踪方法
4.3.1 坐标系选择及转换误差
4.3.2 目标运动模型
4.3.3 卡尔曼滤波
4.3.4 扩展卡尔曼滤波
4.3.5 交互式多模型算法
4.4 航迹管理
4.4.1 航迹头
4.4.2 航迹起始
4.4.2.1 直观法
4.4.2.2 逻辑法
4.4.3 航迹确认
4.4.4 航迹更新
4.4.5 航迹撤销
4.5 模拟目标跟踪滤波
4.6 本章小结
第五章 实验研究与终端显示
5.1 实验研究整体方案
5.1.1 实验数据录取
5.1.2 分布式MIMO雷达实验系统单节点信号处理方案
5.1.3 分布式MIMO雷达实验系统多节点信号处理方案
5.2 雷达终端介绍
5.3 目标航迹显示
5.3.1 模拟目标航迹显示
5.3.2 无人机航迹显示
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 研究工作不足与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]多基地雷达自适应CFAR检测融合算法[J]. 王楠,许蕴山,夏海宝,王嵩乔. 信号处理. 2018(07)
[2]一种直升机光电图像定位方法研究[J]. 何鹏,庞澜,何樱,高强,张鑫诚. 光学与光电技术. 2018(01)
[3]分布式MIMO雷达目标检测性能分析[J]. 程子扬,何子述,王智磊,鲁彦希. 雷达学报. 2017(01)
[4]一种大地坐标变换近似算法[J]. 马娟. 安徽建筑大学学报. 2015(05)
[5]MIMO雷达比幅单脉冲测角精度分析[J]. 李军,王珍,张娟娟,刘红明. 系统工程与电子技术. 2015(01)
[6]分布式MIMO雷达稀布阵列研究[J]. 金镇,谢良贵,文树梁. 宇航学报. 2014(02)
[7]一种基于压缩感知的高分辨率宽测绘带合成孔径雷达成像算法[J]. 林月冠,张冰尘,田野,洪文,吴一戎. 宇航学报. 2013(01)
[8]一种分布式阵列波达方向估计方法[J]. 许红波,倪菁,张仕元,丁建江,万山虎. 宇航学报. 2012(12)
[9]深空大规模天线阵布局优化方法研究[J]. 史学书,王元钦. 宇航学报. 2010(02)
[10]基于ECEF的雷达组网目标综合定位精度分析[J]. 苏海军,林宏亮,李侠,花良发. 空军雷达学院学报. 2007(02)
博士论文
[1]MIMO雷达优化波形设计与信号处理研究[D]. 程子扬.电子科技大学 2018
[2]多传感器分布式恒虚警率（CFAR）检测算法研究[D]. 关键.清华大学 2000
硕士论文
[1]雷达目标跟踪算法研究与实现[D]. 王晋晶.西安电子科技大学 2019
[2]雷达高机动多目标跟踪算法研究[D]. 程瑾.西安电子科技大学 2019
[3]基于知识的目标跟踪理论与应用研究[D]. 吴丽丝.电子科技大学 2019
[4]连续波相控阵雷达信号处理FPGA实现研究[D]. 张毅.电子科技大学 2019
[5]分布式组网雷达目标检测与仿真研究[D]. 李羽丰.电子科技大学 2019
[6]相控阵雷达中目标跟踪和波束调度算法研究[D]. 李姝怡.电子科技大学 2018
[7]分布式MIMO雷达信号处理算法及仿真研究[D]. 方敏.电子科技大学 2018
[8]机载分布式MIMO雷达信号处理技术研究[D]. 王智磊.电子科技大学 2017
[9]雷达航迹处理算法及仿真平台设计与实现[D]. 高萌.西安电子科技大学 2015
[10]双基地MIMO雷达系统设计与实验研究[D]. 王珍.电子科技大学 2015
本文编号：3447634
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作背景与意义
1.1.1 研究工作背景
1.1.2 研究工作意义
1.2 国内外相关技术发展状况
1.3 本论文结构安排
第二章 分布式MIMO雷达实验系统与阵列误差校正
2.1 分布式MIMO雷达实验系统基本原理
2.2 阵列系统概述
2.2.1 发射端组成
2.2.2 接收端组成
2.3 实验系统发射波形
2.3.1 正交多相编码信号
2.3.2 正交多相码的遗传算法优化
2.3.3 波形设计结果
2.4 阵列误差校正
2.4.1 节点布置与位置测量
2.4.2 阵列误差校正实验设计
2.4.3 接收与发射通道校正原理
2.4.4 接收与发射通道幅相校正结果
2.5 本章小结
第三章 分布式MIMO雷达目标检测及目标聚焦
3.1 目标信息提取流程
3.1.1 单节点目标信息提取流程
3.1.2 多节点目标信息提取流程
3.2 单节点数字多波束形成
3.2.1 数字多波束指向
3.2.2 数字多波束形成算法
3.3 测距测速算法
3.3.1 匹配滤波
3.3.2 匹配滤波结果
3.3.3 动目标检测
3.3.4 动目标检测结果
3.4 节点间多波束合成
3.4.1 节点间多波束合成方法
3.4.2 节点间多波束合成结果
3.5 合成效率计算
3.6 目标检测
3.6.1 CFAR检测算法
3.6.2 CFAR检测结果
3.7 目标检测阶段系统计算量
3.8 目标聚焦方法
3.9 单脉冲和差波束比幅测角
3.9.1 单脉冲和差波束比幅测角算法
3.9.2 测角结果
3.10 本章小结
第四章 目标跟踪滤波与航迹管理
4.1 目标跟踪体系
4.2 数据关联
4.2.1 数据关联过程介绍
4.2.2 典型数据关联算法
4.2.2.1 最邻近数据关联算法
4.2.2.2 模糊聚类数据关联算法
4.3 目标跟踪方法
4.3.1 坐标系选择及转换误差
4.3.2 目标运动模型
4.3.3 卡尔曼滤波
4.3.4 扩展卡尔曼滤波
4.3.5 交互式多模型算法
4.4 航迹管理
4.4.1 航迹头
4.4.2 航迹起始
4.4.2.1 直观法
4.4.2.2 逻辑法
4.4.3 航迹确认
4.4.4 航迹更新
4.4.5 航迹撤销
4.5 模拟目标跟踪滤波
4.6 本章小结
第五章 实验研究与终端显示
5.1 实验研究整体方案
5.1.1 实验数据录取
5.1.2 分布式MIMO雷达实验系统单节点信号处理方案
5.1.3 分布式MIMO雷达实验系统多节点信号处理方案
5.2 雷达终端介绍
5.3 目标航迹显示
5.3.1 模拟目标航迹显示
5.3.2 无人机航迹显示
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 研究工作不足与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]多基地雷达自适应CFAR检测融合算法[J]. 王楠,许蕴山,夏海宝,王嵩乔. 信号处理. 2018(07)
[2]一种直升机光电图像定位方法研究[J]. 何鹏,庞澜,何樱,高强,张鑫诚. 光学与光电技术. 2018(01)
[3]分布式MIMO雷达目标检测性能分析[J]. 程子扬,何子述,王智磊,鲁彦希. 雷达学报. 2017(01)
[4]一种大地坐标变换近似算法[J]. 马娟. 安徽建筑大学学报. 2015(05)
[5]MIMO雷达比幅单脉冲测角精度分析[J]. 李军,王珍,张娟娟,刘红明. 系统工程与电子技术. 2015(01)
[6]分布式MIMO雷达稀布阵列研究[J]. 金镇,谢良贵,文树梁. 宇航学报. 2014(02)
[7]一种基于压缩感知的高分辨率宽测绘带合成孔径雷达成像算法[J]. 林月冠,张冰尘,田野,洪文,吴一戎. 宇航学报. 2013(01)
[8]一种分布式阵列波达方向估计方法[J]. 许红波,倪菁,张仕元,丁建江,万山虎. 宇航学报. 2012(12)
[9]深空大规模天线阵布局优化方法研究[J]. 史学书,王元钦. 宇航学报. 2010(02)
[10]基于ECEF的雷达组网目标综合定位精度分析[J]. 苏海军,林宏亮,李侠,花良发. 空军雷达学院学报. 2007(02)
博士论文
[1]MIMO雷达优化波形设计与信号处理研究[D]. 程子扬.电子科技大学 2018
[2]多传感器分布式恒虚警率（CFAR）检测算法研究[D]. 关键.清华大学 2000
硕士论文
[1]雷达目标跟踪算法研究与实现[D]. 王晋晶.西安电子科技大学 2019
[2]雷达高机动多目标跟踪算法研究[D]. 程瑾.西安电子科技大学 2019
[3]基于知识的目标跟踪理论与应用研究[D]. 吴丽丝.电子科技大学 2019
[4]连续波相控阵雷达信号处理FPGA实现研究[D]. 张毅.电子科技大学 2019
[5]分布式组网雷达目标检测与仿真研究[D]. 李羽丰.电子科技大学 2019
[6]相控阵雷达中目标跟踪和波束调度算法研究[D]. 李姝怡.电子科技大学 2018
[7]分布式MIMO雷达信号处理算法及仿真研究[D]. 方敏.电子科技大学 2018
[8]机载分布式MIMO雷达信号处理技术研究[D]. 王智磊.电子科技大学 2017
[9]雷达航迹处理算法及仿真平台设计与实现[D]. 高萌.西安电子科技大学 2015
[10]双基地MIMO雷达系统设计与实验研究[D]. 王珍.电子科技大学 2015
本文编号：3447634
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