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电子与信息学报 2017年第5期39卷 1030-1035页

作者：魏翔飞种劲松王小青李原孟辉中国科学院电子学研究所北京100190 微波成像技术国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190 中国科学院微电子研究所北京100029

利用毫米波线性调频连续波(lfmcw)雷达探测水面时,静止目标的回波以及噪声通常会淹没水面本身的回波信号,导致采用传统成像算法得到的结果中难以看到水面波浪纹理。针对这一问题,该文提出一种面向水面纹理的毫米波lfmcw雷达成像算法,该... 详细信息

利用毫米波线性调频连续波(lfmcw)雷达探测水面时,静止目标的回波以及噪声通常会淹没水面本身的回波信号,导致采用传统成像算法得到的结果中难以看到水面波浪纹理。针对这一问题,该文提出一种面向水面纹理的毫米波lfmcw雷达成像算法,该算法在距离向上采用Dechirp技术进行距离压缩,在方位向上进行分块处理。方位向分块处理过程中,首先根据静止目标与运动目标回波多普勒频率不同的特性,在频域去除静止目标回波的干扰;然后基于水面电磁散射特性,采用最大似然估计方法估计方位向频谱参数,计算水面回波能量。采用该算法对实测数据进行处理,结果显示该算法能够获得水面纹理信息,成像结果优于传统成像算法。

关键词：毫米波lfmcw雷达水面纹理最大似然估计

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基于毫米波lfmcw雷达的低空风切变解模糊方法研究

基于毫米波LFMCW雷达的低空风切变解模糊方法研究

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作者：呼延泽中国民航大学

学位级别：硕士

作为航空气象学领域的灾难性大气现象,低空风切变有发生突然、持续短暂、危险性大的特点。毫米波线性调频连续波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave,lfmcw)雷达波长短、频带宽、波束窄,对目标探测精度高,可用于检测低空风切... 详细信息

作为航空气象学领域的灾难性大气现象,低空风切变有发生突然、持续短暂、危险性大的特点。毫米波线性调频连续波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave,lfmcw)雷达波长短、频带宽、波束窄,对目标探测精度高,可用于检测低空风切变。然而毫米波的短波长限制了系统可测的最大不模糊速度,造成低空风切变速度模糊、地杂波多普勒模糊,严重阻碍目标探测。因此,论文立足于毫米波lfmcw体制,重点研究强杂波背景下低空风切变风速解模糊。首先,论文阐述了毫米波lfmcw雷达系统的信号处理原理,并采用多重频脉组参差形式发射信号,仿真得到了重频脉组参差下低空风切变、地杂波回波数据,为后续章节打下基础。其次,针对毫米波段的短波长导致的低空风切变速度模糊问题,提出了基于一维集改进算法的解速度模糊方法。该方法首先利用雷达相关参数设计稳健的两维两脉冲对消(Robust Two-dimension Pulse-to-pulse Canceller,RTDPC)预滤波器对雷达回波进行预滤波,接着利用空时幅相估计对预滤波后数据进行空时二维滤波,得到风场的模糊速度值,之后采用一维集改进算法实现速度解模糊,求得准确的风场风速值,最后计算风速的平均F因子,给出危险性判决。该方法在保证较高解模糊精度的同时显著降低了解模糊运算量。最后,考虑到空时自适应处理算法在计算自适应权值时,需要求解杂波协方差矩阵及其逆矩阵,导致算法具有较高计算量及复杂度,提出了一种基于压缩感知的低空风切变解速度模糊方法。该方法利用多重频下回波的非均匀欠采样特性在角度-多普勒域建立无模糊的感知矩阵,然后使用重构算法恢复出若干杂波分量,估计杂波能量支撑域,构造杂波抑制矩阵并对恢复向量加权,接着求解最小l范数优化问题压制杂波,恢复出不模糊的风场多普勒频率,进而求得风速,最后计算F因子进行危险性判决。该方法无需计算空时自适应权值,进而无需求解杂波协方差矩阵,且具有更高的角度和多普勒分辨率。

关键词：毫米波lfmcw雷达空时自适应处理压缩感知低空风切变速度解模糊

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毫米波调频连续波雷达机动目标检测与跟踪技术研究

毫米波调频连续波雷达机动目标检测与跟踪技术研究

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作者：陆威南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文结合项目需求,主要对毫米波lfmcw雷达在机动目标的检测与跟踪技术进行了研究,分别分析了毫米波lfmcw雷达机动目标距离-速度解耦合算法、DOA估计算法、机动目标所处场景的地杂波模拟、常用的机动目标模型和目标跟踪算法。论文完成的... 详细信息

本文结合项目需求,主要对毫米波lfmcw雷达在机动目标的检测与跟踪技术进行了研究,分别分析了毫米波lfmcw雷达机动目标距离-速度解耦合算法、DOA估计算法、机动目标所处场景的地杂波模拟、常用的机动目标模型和目标跟踪算法。论文完成的主要工作如下:(1)研究了毫米波lfmcw雷达的基本结构特点,对毫米波lfmcw雷达信号特性进行了分析,对距离分辨率和速度分辨率进行了理论推导,并且分析了发射信号的非线性畸变对距离分辨率的影响。(2)结合机动目标所处的实际环境,研究了毫米波lfmcw雷达的地杂波特性,对常用的地杂波幅度分布模型进行了研究分析,并利用无记忆非线性变换对韦布尔地杂波进行了模拟。(3)针对毫米波lfmcw雷达目标距离-速度耦合问题,设计了一种三段式lfmcw信号用于实现单目标和多目标情况下的距离-速度解耦合,并将该波形应用到了lfmcw汽车雷达机动目标检测项目中,进行了初步现场测试验证。采用修正Rife算法进行中频信号的频率估计,可以有效提高机动目标的距离速度测量精度。(4)针对毫米波lfmcw雷达机动目标DOA估计问题,研究了基于相位干涉仪的DOA估计算法,对不同基线数的相位干涉仪DOA估计算法和相位解模糊算法进行了详细分析。(5)针对毫米波lfmcw雷达机动目标的跟踪问题,以实际的机动目标场景为基础,对常用的机动目标模型进行了分析研究,分别采用扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波实现了对毫米波lfmcw雷达机动目标的跟踪。

关键词：毫米波lfmcw雷达地杂波距离-速度解耦合 DOA估计目标跟踪

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