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雷达低速目标检测方法研究

雷达低速目标检测方法研究

作者：陆晨阳西安电子科技大学

学位级别：硕士

现代的空中威胁除了传统的各类轰炸机、歼击机、弹道导弹等高速或高机动目标外,还增加了无人机、武装直升机等低速目标,形成了新一轮的空中威胁,对雷达提出了低速目标探测的要求。由于低速目标一般在低空飞行,必须考虑杂波对检测的影响... 详细信息

现代的空中威胁除了传统的各类轰炸机、歼击机、弹道导弹等高速或高机动目标外,还增加了无人机、武装直升机等低速目标,形成了新一轮的空中威胁,对雷达提出了低速目标探测的要求。由于低速目标一般在低空飞行,必须考虑杂波对检测的影响。杂波强度一般都很大,所以雷达在检测目标之前必须先抑制杂波。由于低速目标在多普勒域与杂波存在严重的交叠,传统的频域滤波处理在抑制杂波的同时也抑制目标信号从而难以提高信杂比,这就是低速目标难以检测的原因。针对这一问题,本文对各种低速目标检测方法进行了研究和分析。本文首先介绍了传统的低速目标检测方法,即Kalmus滤波器和杂波图检测方法。Kalmus滤波器能抑制杂波的同时尽可能的保留低频分量,有效提高低速目标的信杂比。本文通过比较它与FIR滤波器的性能,通过仿真验证了Kalmus滤波器确实更加适合低速目标检测。杂波图检测技术是利用了杂波在时间上满足准平稳性通过所谓的时域CFAR来检测目标,本文分析了其检测性能,并结合Kalmus滤波器给出了一种雷达低速目标检测方案。接着本文研究了一些现代信号处理方法,包括AR谱估计、Capon谱估计、超分辨方法和经验模态分解方法,并通过仿真分析了它们的性能和缺陷。与基于傅氏变换的经典谱分析方法相比,现代谱估计方法有望获得更高频率分辨率,另外经验模态分解是一种数据自适应的信号分析方法。接着本文重点研究了悬停直升机的检测方法,悬停直升机是一种典型的低速目标,它的主旋翼回波具有特殊性质。通过分析主旋翼回波信号模型,讨论了直升机主旋翼回波检测对雷达性能的要求,同时给出了时域双门限检测方法并分析了该方法的检测性能。最后介绍了直升机主旋翼回波的长时间积累方法并分析了其性能。

关键词：低速目标 Kalmus 杂波图现代信号直升机检测

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临近空间低速目标光学探测研究

临近空间低速目标光学探测研究

作者：卢雪中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）

学位级别：硕士

临近空间是指高度为2000km的空间区域。这一区域既不属于航空范畴，也不属于航天范畴，有着其自身的特殊性。各个国家都加紧了对临近空间的研究。目前国内外还没有完善的临近空间目标光学探测理论和完全适用的光学探测设备。本文首先进... 详细信息

临近空间是指高度为2000km的空间区域。这一区域既不属于航空范畴，也不属于航天范畴，有着其自身的特殊性。各个国家都加紧了对临近空间的研究。目前国内外还没有完善的临近空间目标光学探测理论和完全适用的光学探测设备。本文首先进行了大气辐射传输仿真和临近空间目标光学特性分析，然后进行了临近空间低速目标光学探测系统理论分析，最后开展了临近空间高空气球光学观测试验。文中的主要工作涵盖了以下几个方面：(1)从大气辐射传输模型入手，对临近空间天空背景进行光学仿真。利用MODTRAN软件模拟天空背景，计算大气透过率和天空背景亮度，得到其变化规律，为临近空间低速目标光学探测系统理论分析提供依据。(2)对临近空间低速目标进行可见光亮度特性分析与仿真。主要研究多种工况下(不同方位角、不同探测距离)临近空间低速飞行器的亮度特性。(3)对临近空间低速目标进行红外辐射特性分析与仿真。考虑太阳直接辐射、太阳辐射经地面反射、地球红外辐射、大气红外辐射等，计算临近空间目标的温度，进而计算目标的红外辐射特性。(4)对临近空间低速目标光学探测系统进行理论分析。对于可见近红外波段，针对某一探测器进行探测系统能力分析;对于中远红外波段，估算了其探测距离以及光学系统参数。为后续的高空气象气球光学探测试验提供理论依据。(5)高空气象气球可见近红外光学探测试验。介绍了试验装置、图像处理技术、试验结果及结果分析，验证了临近空间低速目标可见近红外光学探测系统理论分析的正确性，为后续深入研究打下了坚实基础。

关键词：临近空间低速目标光学探测仿真计算观测试验

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脉冲多普勒雷达低速目标检测技术

航空兵器 2012年第6期19卷 37-39页

作者：郭玲红李亚立中国空空导弹研究院河南洛阳471009

通过对脉冲多普勒雷达目标检测原理和低速目标检测特点的分析,确定了来自于雷达系统中的发射信号泄露、本振信号泄露、同步脉冲及DDS信号倍频分量泄露、晶振信号倍频分量泄露等是影响脉冲多普勒雷达对于低速目标检测的主要因素,依托现... 详细信息

通过对脉冲多普勒雷达目标检测原理和低速目标检测特点的分析,确定了来自于雷达系统中的发射信号泄露、本振信号泄露、同步脉冲及DDS信号倍频分量泄露、晶振信号倍频分量泄露等是影响脉冲多普勒雷达对于低速目标检测的主要因素,依托现有硬件水平,通过提高系统的收发隔离度、采用宽带接收和发射频率预偏移等技术措施,保证泄漏信号远小于回波信号,从而有效地实现了对低速目标的检测,并通过实验验证了设计的正确性和措施的有效性。

关键词：脉冲多普勒雷达低速目标目标检测

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杂波背景下基于小波变换的低速目标检测

火控雷达技术 2009年第4期38卷 45-48页

作者：诸寒梅吴彬危涛西安电子科技大学西安710071

地物背景杂波因其存在多普勒频移导致频谱展宽,目标与杂波频域位置相差小,从而增加了对低速目标检测的难度。通过与经典傅里叶频域法相比较,引出了小波变换法在低速目标检测中的作用。最后应用MATLAB给出仿真的结果,证明了小波变换在低... 详细信息

地物背景杂波因其存在多普勒频移导致频谱展宽,目标与杂波频域位置相差小,从而增加了对低速目标检测的难度。通过与经典傅里叶频域法相比较,引出了小波变换法在低速目标检测中的作用。最后应用MATLAB给出仿真的结果,证明了小波变换在低速目标检测中的优越性。

关键词：低速目标经典傅里叶频域法小波变换

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一种基于轨迹外推的成像卫星随动观测方法

空间控制技术与应用 2024年第4期50卷 17-25页

作者：李国政李建平井田翟心悦航天器在轨故障诊断与维修重点实验室西安710043 北京控制工程研究所北京100094 国防科技大学长沙410073 厦门大学厦门361005

相机与卫星固连的成像卫星自主任务规划算法受卫星自身运算和存储能力限制,其在工程应用上尚处于发展阶段,成像任务规划主要依托地面人工经验开展.本文根据卫星观测的高速目标和低速目标不同运动特性,结合卫星平台姿态机动性能,提出了... 详细信息

相机与卫星固连的成像卫星自主任务规划算法受卫星自身运算和存储能力限制,其在工程应用上尚处于发展阶段,成像任务规划主要依托地面人工经验开展.本文根据卫星观测的高速目标和低速目标不同运动特性,结合卫星平台姿态机动性能,提出了一种基于轨迹外推的成像卫星随动观测规划算法.该方法利用地面系统弥补了星上运算和存储能力的不足,实现了快速目标跟踪和轨迹预报,提高了响应时效性,延长了卫星成像时间.通过拉格朗日插值不断地预测目标轨迹变化构建最优目标函数,间歇式地计算随动策略,可自主实现高速、低速目标全程成像.

关键词：成像卫星随动观测低速目标高速目标

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基于杂波图的目标检测算法研究与实现

基于杂波图的目标检测算法研究与实现

作者：孙珊珊西安电子科技大学

学位级别：硕士

雷达需要在具有起伏特性的杂波、噪声以及干扰的影响下进行目标的自动检测,恒虚警处理是雷达目标检测技术的核心。杂波图恒虚警处理适用于空域强度变化剧烈的杂波环境,是雷达恒虚警处理的重要研究方向,且其作为零多普勒处理的重要组成部... 详细信息

雷达需要在具有起伏特性的杂波、噪声以及干扰的影响下进行目标的自动检测,恒虚警处理是雷达目标检测技术的核心。杂波图恒虚警处理适用于空域强度变化剧烈的杂波环境,是雷达恒虚警处理的重要研究方向,且其作为零多普勒处理的重要组成部分,在低速目标检测中发挥着不可替代的作用。本文的研究重点是杂波图恒虚警处理及其在低速目标检测中的应用。基于某脉冲压缩体制雷达信号处理系统,本文结合Kalmus滤波器和改进的选大杂波图恒虚警处理,给出一种基于杂波图的目标检测算法,其在杂波边缘环境下具有更优的低速目标检测性能。本文首先研究了雷达恒虚警处理的基本理论。分析了常规雷达杂波特性、Neyman-Pearson准则及其作为雷达通用检测准则的原因;研究了确知恒定高斯白噪声条件下的单脉冲最优检测;对于恒虚警处理算法,重点研究了CA-CFAR、GO-CFAR、SO-CFAR三种ML类CFAR算法,仿真分析了每种算法的检测过程及适用条件,研究了参考单元数目对ML类CFAR算法检测性能的影响,并对比分析了三种ML类算法的检测性能。针对随时间变化缓慢,而空域变化剧烈的杂波环境,本文着重研究了杂波图恒虚警处理。研究了杂波图的基本原理,包括建立方法、杂波图分类及各类杂波图的作用等。重点研究了Nitzberg杂波图检测技术、CACM-CFAR、混合CM/L-CFAR、选大杂波图CFAR四种杂波图CFAR算法,仿真分析了每种算法的检测过程并说明了算法的适用条件,研究了遗忘因子、迭代次数、阈值因子、参考单元数目等对算法检测性能的影响,并讨论了杂波图CFAR算法的最优遗忘因子取值问题。针对低速目标检测问题,研究了零多普勒处理中的零速滤波器和杂波图CFAR算法,仿真分析了采用零多普勒处理的原因。着重研究了Kalmus滤波器,并对选大杂波图进行了改进,使之更适用于杂波边缘环境下的低速目标检测;接着基于Kalmus滤波器和改进的选大杂波图,给出一种基于杂波图的低速目标检测算法,完成强地物杂波背景下的低速目标的检测。在算法实现时,基于某脉冲压缩体制雷达信号处理系统,给出系统实现方案。结合对消支路和零多普勒处理进行目标检测算法整体设计,在TS201 DSP上进行算法实现。在机场附近进行了数据采集,处理实测数据并分析检测结果,证明了本文所述算法的有效性。

关键词：低速目标杂波图恒虚警处理 Kalmus滤波器零多普勒处理

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基于回声状态网络的OTHR海杂波抑制方法

雷达科学与技术 2015年第4期13卷 367-374页

作者：何漫张亚璇解洪文胡进峰李会勇谢菊兰中国运载火箭技术研究院研发中心北京100076 电子科技大学电子工程学院四川成都611731

在短相干积累时间(CIT)情况下,天波超视距雷达(OTHR)中低速目标检测很困难:低速目标靠近强大的海杂波频谱;短CIT导致多普勒分辨率低,使目标信号与海杂波更难区分。传统方法一般利用海杂波与目标信号的时频特征不同来抑制海杂波,目标速... 详细信息

在短相干积累时间(CIT)情况下,天波超视距雷达(OTHR)中低速目标检测很困难:低速目标靠近强大的海杂波频谱;短CIT导致多普勒分辨率低,使目标信号与海杂波更难区分。传统方法一般利用海杂波与目标信号的时频特征不同来抑制海杂波,目标速度较高时这些方法很有效,然而在短CIT、低速目标情况下目标与海杂波信号的时频特征的区分度很小,使得传统方法难以有效抑制海杂波。针对上述问题,考虑到海杂波与目标信号具有不同的动力学特征,提出一种基于回声状态网络的天波雷达海杂波抑制方法。该方法首先用海杂波参考信号训练回声状态网络,使该神经网络"记住"海杂波的混沌动态特征;然后用前述训练好的网络重构和预测天波雷达回波中的海杂波,雷达回波减去该重构的海杂波,实现海杂波的抑制。实测数据处理结果证明了与传统的循环对消法以及SVD方法相比,该方法具有更好的海杂波抑制性能。

关键词：天波超视距雷达短相干积累时间低速目标海杂波抑制回声状态网络