基于解析解混沌的目标微动参数估计方法

作     者：王雨 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：霍文俊;孙莉

授予年度：2024年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：雷达目标探测 混沌雷达 解析解混沌系统 微多普勒 时频分布方法 

摘      要：微多普勒特征作为雷达目标检测和跟踪的补充手段,在目标精细化特征识别上展现出独特优势,为雷达技术提供了更精细的探测能力。混沌理论,特别是解析解混沌,在雷达系统中的应用为雷达提供了新的信号处理方法,显著提升了雷达在复杂环境下的探测性能和抗干扰能力。本文利用解析解混沌的解析表达式特性,通过混沌生成滤波器和二值序列的卷积模型,构建了具有明确时间基准的参考波形。将解析解混沌融入雷达目标探测原理、发射波形设计以及回波信号微多普勒处理等方面,实现了目标距离、平动和微动参数的同时获取,为雷达目标微多普勒参数估计和处理方法提供新的思路。本文主要工作如下: (1)深入探讨解析解混沌的生成机制、固有的独特特性以及它与雷达系统的融合方式。解析解混沌信号因其易于产生、天然具有唯一身份标识以及无周期性的特性,在雷达系统应用中展现出巨大潜力。构建简洁的解析解混沌雷达发射信号模型,并通过仿真实验验证了其在多用户环境和噪声环境下相较于传统线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)脉冲雷达在测速性能上的优势。为雷达系统提供了一种新的信号源选择,还为提高雷达系统的抗干扰能力和目标识别精度提供了新的思路。 (2)为更好地理解微动目标在雷达系统中的微多普勒特性,本文通过对典型微动及微多普勒效应进行理论仿真计算,深入分析典型微动所引起的微多普勒调制特性。针对双线性时频分布及其交叉项干扰问题,通过仿真分析比较了不同方法在提取信号时频特征上的效果,为后续的微多普勒特征提取提供了理论基础。 (3)在对典型目标微多普勒调制与特征提取研究的基础上,建立了多旋翼无人机旋翼雷达回波的基本形式,进行了微多普勒特征理论分析与仿真实验,通过时频联合分析,探讨了叶片个数、旋翼转速、旋翼初始相位等参数对微多普勒特征的影响,并给出微多普勒调制特征与无人机旋翼微动参数之间的关系。对解析解混沌雷达回波时频分布中存在的交叉项与相位“扰动问题,利用解析解混沌系统的特性扩展平滑伪Wigner-Ville分布(SPWVD),在接收端实时建立具有解析解混沌特征的平滑窗函数,实现对回波的微多普勒特征提取。