论文摘要
时频分析为非平稳信号的研究提供了有效的手段。对于雷达中典型的线性调频类（LFM）非平稳信号,传统的时域或频域分析方法都不再能够全面的反映信号特征。本文将时频分析与雷达信号处理相结合,对信源来波到达角（DOA）估计、SAR动目标检测和成像多普勒参数估计进行了深入的研究,主要工作和贡献有:1.对DOA估计中的信源数估计算法进行研究,提出利用参考阵元与各阵元的相关值来构造相关TOP矩阵的改进算法,恢复了TOP矩阵的满秩特性,克服了传统信源数估计算法对相干信源入射的限制。2.深入研究时频分析在LFM非平稳信号DOA估计中的应用,针对相干信源入射的情况,提出通过在FRF域引入对称空域平均处理技术构造阵元接收信号的SATFD矩阵,来消除信源间的相干性,且与空间平滑解相干技术相比,具有更高的DOA估计精度。3.推导了SAR/DPCA系统杂波抑制后的动目标模型为多个LFM信号的叠加,利用时频分析对LFM信号具有良好的时频聚集特性,本文结合FRFT和STFT-Radon变换使得动目标信号在时频域内呈现有规律的分布,进而改善了系统对运动目标的检测和参数估计性能。4.针对不同径向速度的运动目标在SAR图像中的成像偏移位置可能位于同一分辨单元而难以检测这一技术难点,提出一种采用高分辨率MUSIC谱估计算法代替传统FFT的双通道SAR/DPCA动目标检测新方法,成功地将同一分辨单元内多个混叠偏移成像动目标区分开,大大提高了不同目标的分辨能力。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 课题研究目的及意义1.2 国内外研究历史及现状1.2.1 时频分析发展概述1.2.2 DOA 估计技术研究状况1.2.3 SAR 动目标检测和参数估计方法研究进展1.3 主要研究内容及章节安排第二章 时频分析的讨论与仿真2.1 信号的时频表示2.2 短时傅里叶变换2.2.1 短时傅里叶变换定义及性质2.2.2 窗函数的选择2.3 Wigner-Ville 分布2.3.1 Cohen 类时频分布2.3.2 Wigner-Ville 分布定义及性质2.3.3 交叉项及抑制2.4 分数阶Fourier 变换2.4.1 分数阶Fourier 变换定义及性质2.4.2 离散分数阶Fourier 变换及其数值计算2.4.3 有限长LFM 信号的离散分数阶Fourier 变换2.5 本章小结第三章 DOA 估计算法及信源数估计3.1 阵列信号处理的统计模型3.1.1 阵列天线的基本模型3.1.2 相干信源的数学模型3.2 DOA 估计的基本算法3.2.1 MUSIC 算法的基本原理3.2.2 仿真实验3.3 信源数估计算法性能分析3.3.1 信源数估计对DOA 的影响3.3.2 信息论方法3.3.3 盖氏圆半径法3.3.4 改进的相关TOP 矩阵-盖氏圆半径法3.4 本章小结第四章 基于时频分析的LFM 非平稳信号DOA 估计4.1 基于STFD 矩阵的PWVD-MUSIC 算法4.1.1 信号观测模型4.1.2 算法推导4.1.3 仿真实验4.2 基于分数阶Fourier 域相关矩阵的FRFT-MUSIC 算法4.2.1 信号观测模型4.2.2 算法推导4.2.3 仿真实验4.3 基于空间平滑技术的解相干 SST-FRFT-MUSIC 算法4.3.1 空间平滑技术原理4.3.2 算法推导4.3.3 仿真实验4.4 本文提出的基于对称空域平均处理技术的解相干SATFD-FRFT-MUSIC 算法4.4.1 算法推导4.4.2 仿真实验4.5 本章小结第五章 时频分析在SAR 动目标检测和参数估计中的应用5.1 静止目标的回波分析5.1.1 SAR 静止点目标的定位与成像5.1.2 成像仿真5.2 运动目标的回波分析5.2.1 运动点目标的SAR 回波模型5.2.2 目标运动对SAR 成像的影响5.2.3 成像仿真5.3 DPCA 动目标检测技术5.3.1 DPCA 基本原理5.3.2 距离-多普勒域DPCA 检测5.3.3 复图象域DPCA 检测5.3.4 仿真实验5.4 基于时频分析的SAR/DPCA 动目标检测和参数估计5.4.1 基于STFT-Radon 变换的SAR/DPCA 动目标检测和参数估计5.4.2 基于FRFT 的SAR/DPCA 动目标检测和参数估计5.4.3 仿真实验5.5 本文提出的基于MUSIC 算法的双通道 SAR/DPCA 动目标检测方法5.5.1 算法推导5.5.2 仿真实验5.6 本章小结第六章 总结和展望参考文献致谢在学期间的研究成果及发表的学术论文
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