基于高分辨雷达一维距离像的距离信息提取

论文摘要

大带宽步进频率雷达是一种高距离分辨率雷达,由于具有测距精度高、抗杂波能力强、可识别真假目标和反隐身等优点,在精确制导武器中有着广阔的应用前景。而一维距离像可以得到目标散射点个数、长度、径向分布等特征,是提取目标高分辨单元上距离信息的关键。本文主要对步进频率信号体制下一维距离成像方法进行的研究,并将一维距离像成像算法在DSP硬件上实现。首先,介绍步进频率信号波形的定义,并利用模糊函数,详细阐述步进频率波形固有的距离-多普勒耦合特性,为步进频率信号速度补偿提供理论依据。介绍步进频率雷达系统的脉冲综合的原理,并分析和设计了步进频率雷达的性能参数。其次,研究了两类高分辨距离信息提取的方法。一种是基于IFFT目标距离信息提取算法,并进行了仿真和实测数据的验证。另一种是基于小波功率谱分析的距离信息提取算法,从理论上分析了利用小波功率谱进行步进频率雷达回波信号一维成像原理,提出距离匹配去冗余算法,可以在成像过程中直接去冗余,避免了IFFT算法固有的冗余。在此基础上,建立了基于距离匹配小波变换的分布算法,通过两次不同分辨率的功率谱合成实现高距离分辨成像。之后通过仿真实验和实测数据验证,证明本文提出的两种小波方法成像的有效性。然后,分析目标速度对步进频率信号高分辨一维距离像的影响,研究了速度补偿的基本原理,此基础上介绍了多种速度补偿方法,并给出了各种估计算法的估计精度、误差和适用范围。最后,将第三章的距离信息提取的方法在Visual DSP ++的TS101平台下实现。对两种距离估计算法进一步分析和验证两种方法的可行性。经分析、比较选择基于IFFT目标距离信息提取算法完成实际系统距离信息的提取。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 毫米波导引头技术的发展概况
• 1.3 本论文研究思路和组织结构
• 第2章 步进频率高距离分辨雷达信号的分析与设计
• 2.1 引言
• 2.2 步进频率雷达信号波形定义
• 2.3 步进频率雷达波形的模糊函数性能分析
• 2.4 基于IFFT 的步进频率脉冲综合原理
• 2.5 步进频率雷达波形的性能参数及其设计
• 2.5.1 步进频率雷达波形的性能参数
• 2.5.2 毫米波脉间步进频率信号的波形设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于步进频率雷达一维距离像的目标距离信息提取
• 3.1 引言
• 3.2 目标粗距离信息获取技术——距离波门技术
• 3.3 基于IFFT 一维距离像的目标距离提取
• 3.3.1 步进频率信号冗余的产生
• 3.3.2 目标距离信息提取算法
• 3.3.3 目标距离信息提取算法仿真
• 3.3.4 目标距离信息提取算法对实测数据距离估计
• 3.4 基于小波变换一维距离像的距离信息提取
• 3.4.1 小波功率谱分析和小波基的选取
• 3.4.2 步进频率回波信号的小波功率谱分析
• 3.4.3 距离匹配小波变换算法提取距离信息
• 3.4.4 距离匹配小波变换算法对实测数据距离信息提取
• 3.4.5 小波变换分布成像算法对距离信息的提取
• 3.4.6 分布成像算法距离信息提取的验证与仿真
• 3.5 本章小结
• 第4章 步进频率信号速度补偿研究
• 4.1 引言
• 4.2 目标运动对高分辨距离像的影响
• 4.3 步进频率信号的速度补偿原理
• 4.4 步进频率信号的速度补偿方法
• 4.4.1 脉冲多普勒波形法
• 4.4.2 正负调频法
• 4.4.3 脉组误差法
• 4.4.4 距离像复包络互相关测速法
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于DSP 硬件的一维距离像距离信息提取算法的实现
• 5.1 引言
• 5.2 Visual DSP ++4.5 软件环境和C 语言程序开发
• 5.2.1 Visual DSP ++4.5 软件环境简介
• 5.2.2 Visual DSP ++4.5 中C 语言程序开发
• 5.3 信号处理器（ADSP-TS101）的结构和特点
• 5.4 基于一维距离像距离估计在Visual DSP++中实现
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢