频率步进雷达信号处理与系统仿真实现

论文摘要

频率步进雷达是目前国内外高距离分辨率技术中的研究热点,具有测距精度高、抗杂波能力强、可以识别真假目标和反隐身等优点,在军用和民用等领域有着广阔的应用前景。本文针对频率步进雷达体制,首先分析了频率步进雷达信号处理中不同于其他宽带体制的扩展目标距离像检测以及目标距离像抽取等关键理论问题;其次,在对关键技术分析的基础上,结合频率步进雷达信号处理的特点,基于LabVIEW平台对频率步进雷达信号处理系统完成了虚拟仿真,实现了回波信号仿真、高距离分辨力成像、运动目标检测、距离解模糊、距离与速度测量、高分辨距离像运动补偿等功能。本文首先对比了当前的几种宽带雷达技术,引出了频率步进雷达,并分析了其研究与应用现状。接下来对频率步进雷达系统信号处理中的扩展目标距离像检测以及目标距离像抽取两个问题进行了重点分析。针对频率步进雷达目标距离像检测问题,在分析了扩展目标的单周期检测和多周期检测以及频率步进雷达目标距离像特性的基础上,引入了基于Hough变换的检测方法,并对其检测方法和性能进行了分析。对于目标距离像抽取问题,对几种常见的目标距离像抽取方法进行分析,并总结了各自的优缺点,在此基础之上,提出了一种IFFT后频域相位补偿抽取法,理论分析和仿真结果表明该方法能较好的弥补几种常见抽取方法的不足,能恢复距离像各单元之间的相对幅度关系,得到目标的真实距离像。在前面的理论分析的基础上,基于LabVIEW平台对频率步进雷达信号处理系统进行了仿真,实现了该体制雷达系统的各项功能,虚拟系统的仿真结果与理论分析相一致。在雷达信号处理中,系统级仿真占有极其重要的地位,是当前和未来雷达系统开发的一种重要手段。系统级仿真不仅能够验证雷达系统顶层设计的正确性,而且可以利用计算机仿真技术的可控制性、可重复性、无破坏性、安全性、经济性等特点与优势对雷达系统进行反复的技术验证和性能评估。该虚拟系统不仅从技术上验证了该体制雷达的可行性,同时对该雷达体制的性能进行初步验证和评估,并为后续雷达系统的实物开发提供了技术保障和理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 频率步进雷达的研究与应用现状
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 频率步进雷达目标距离像的检测
• 2.1 引言——扩展目标距离像的检测问题概述
• 2.2 一般扩展目标检测方法
• 2.2.1 扩展目标的单周期检测
• 2.2.2 扩展目标的多周期检测
• 2.3 基于Hough 变换的频率步进目标距离像积累检测
• 2.3.1 Hough 变换的基本原理
• 2.3.2 频率步进雷达目标距离成像原理
• 2.3.3 频率步进雷达目标距离像的Hough 积累检测
• 2.4 频率步进雷达杂波中目标检测
• 第三章 频率步进雷达目标距离像的抽取
• 3.1 引言——频率步进雷达目标抽取概述
• 3.2 几种常见的目标距离像抽取方法
• 3.3 IFFT 后频域相位补偿抽取法
• 第四章 频率步进雷达信号处理系统LabVIEW 仿真实现
• 4.1 LabVIEW 虚拟仪器设计概述
• 4.1.1 LabVIEW 虚拟开发的现状
• 4.1.2 LabVIEW 虚拟仪器设计的概念和方法
• 4.2 频率步进雷达信号处理仿真系统设计
• 4.2.1 雷达信号处理仿真系统总体结构设计
• 4.2.2 仿真雷达目标模型及雷达参数设计
• 4.4 仿真系统各模块开发设计
• 4.5 系统仿真结果
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果