【摘要】：隨著現(xiàn)代雷達(dá)探測技術(shù)的不斷發(fā)展、目標(biāo)狀態(tài)特性以及環(huán)境復(fù)雜性的增加,常存在密集群目標(biāo)的運(yùn)動狀態(tài)估計問題。雷達(dá)的分辨能力決定了是否可以對目標(biāo)實現(xiàn)可靠而穩(wěn)定的參數(shù)估計與跟蹤。早期的跟蹤雷達(dá)不能分辨出波束內(nèi)相近的群目標(biāo),主要利用一維距離像的包絡(luò)幅度信息進(jìn)行距離、速度估計。此外,傳統(tǒng)雷達(dá)的目標(biāo)運(yùn)動估計與跟蹤是相對獨(dú)立的,這種處理方式在群目標(biāo)跟蹤時存在很大問題,受限于信號模型等很難在信號處理上有實質(zhì)性改善。為解決群目標(biāo)場景下的參數(shù)估計問題,本文在信號處理方面通過增加速度觀測維度進(jìn)行群目標(biāo)分離,并通過濾波和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)對群目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,利用航跡輔助信號處理分離個體目標(biāo)與速度解模糊。由此,本文展開如下幾方面研究。首先對窄帶線性調(diào)頻(Linear Frequency Modulation,LFM)體制的雷達(dá)信號模型進(jìn)行深入研究,對實際雷達(dá)系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理過程進(jìn)行了詳細(xì)地描述,并建立簡易的模擬彈道模型生成仿真回波信號,為參數(shù)估計部分奠定信號基礎(chǔ)。由于傳統(tǒng)參數(shù)估計方法是基于一維距離像的復(fù)包絡(luò)信息,無法實現(xiàn)群目標(biāo)的參數(shù)估計。因此本文采用最大似然估計(Maximum Likelihood Estimation,MLE)的方法,該方法可以達(dá)到理論上的最優(yōu)估計精度,但其計算量十分龐大。為此,本文結(jié)合IFFT和CZT方法提出了一種基于數(shù)據(jù)壓縮的快速實現(xiàn)算法,可以顯著減小該方法的計算復(fù)雜度。由于似然函數(shù)的分布特性,在群目標(biāo)參數(shù)估計中存在距離-速度十字旁瓣疊加所引起的估計偏差,以及對速度的估計存在未知的模糊倍數(shù)。受限于信號特性,無法從信號處理單方面解決該問題。為解決最大似然估計算法中存在的問題,本文采取對參數(shù)估計的量測結(jié)果再進(jìn)行一次數(shù)據(jù)處理的方法,即濾波與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。首先對標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼和自適應(yīng)卡爾曼濾波進(jìn)行了簡單比較,再通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)在群目標(biāo)中進(jìn)行個體分離形成穩(wěn)定的跟蹤航跡從而解決速度模糊問題,由此將傳統(tǒng)雷達(dá)相對獨(dú)立的參數(shù)估計和目標(biāo)跟蹤框架相結(jié)合構(gòu)成閉環(huán)體系,最終實現(xiàn)群目標(biāo)的參數(shù)高精度估計。
【圖文】：

目前常用雷達(dá)系統(tǒng)普遍采用窄帶ＬＦＭ信號的工作模式。所謂窄帶是指信號逡逑帶寬遠(yuǎn)小于中心頻率；線性調(diào)頻是指信號的瞬時頻率隨時間線性變化。本章首先逡逑介紹了窄帶ＬＦＭ信號模型，然后對信號進(jìn)行脈沖壓縮處理得到用于參數(shù)估計的逡逑信號，最后對彈道模型進(jìn)行仿真并生成雷達(dá)回波，為后續(xù)的研究提供支撐。逡逑２．１邋ＬＦＭ信號模型逡逑ＬＦＭ信號普遍應(yīng)用于脈沖壓縮體制雷達(dá)，其瞬時頻率與時間呈線性相關(guān)。逡逑脈沖壓縮機(jī)制可以同時滿足遠(yuǎn)距離探測和高精度距離分辨率兩個要求。該體制的逡逑雷達(dá)通過發(fā)射寬脈沖形式信號來提高信號能量以獲得較遠(yuǎn)的探測距離；在接收回逡逑波信號時，為提高距離分辨率，通過脈沖壓縮技術(shù)將寬脈沖信號變換為窄脈沖形逡逑式，可見脈沖壓縮技術(shù)可以兼顧雷達(dá)作用范圍和距離分辨率。如圖２－１所示的逡逑ＬＦＭ信號就是一種最為常見的脈沖壓縮信號。逡逑

邐（２－３）逡逑＆（／）為基帶頻段的噪聲。逡逑雷達(dá)發(fā)射信號是以周期性的脈沖形式發(fā)射，如圖２－２所示，其周期稱為脈沖逡逑重復(fù)間隔（Ｐｕｌｓｅ邋Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ邋Ｉｎｔｅｒｖａｌ，邋ＰＲＩ邋），與相應(yīng)的脈沖重復(fù)頻率（Ｐｕｌｓｅ邋Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ逡逑Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＰＲＦ）互為倒數(shù)，，即ＰＲＦ邋＝邋１／ＰＲＩ。在常規(guī)雷達(dá)參數(shù)中，發(fā)射信號脈沖逡逑寬度非常小，可以認(rèn)為目標(biāo)的瞬時時延ｒ邋＝邋２ｒ（0／ｃ在脈沖持續(xù)時間內(nèi)無變化，逡逑那么在以脈沖串形式發(fā)射的信號中，接收到的第個脈沖回波信號可近似地表示逡逑為：逡逑ｘ？，邋（0邋＝邋Ａｓ（ｔ－邋ｒｍ）邋ｅｘｐ（－７邋２＾／ｃｒ，？邋）邋＋邋ｕ（ｔ）邐（２－４）逡逑其中，ｒｍ＝２ｒ（／Ｊ／Ｃ為第》，個脈沖對應(yīng)的目標(biāo)往返時延；為第／；；個脈沖的發(fā)送逡逑時刻。這里我們稱／為快時間，表示脈沖內(nèi)的時間序列；為慢時間，表示脈沖逡逑作為一個整體的時間序列。逡逑幅度個邐ＰＲＩ逡逑：★邐？：逡逑＼￣ｒ＼邐｜邐＼￣￣＼邐．．．逡逑ｉ＋ｉ邐ｉ十邋ｉ逡逑邐邐ｉ邋Ａ邋ｉ邐邐ｉ邋Ａ邋ｉ邐邐ｉ邋Ａ邋ｉ邐邐＾逡逑發(fā)射信號邐接收信號逡逑時間逡逑圖２－２脈沖發(fā)射示意圖逡逑在實際雷達(dá)應(yīng)用時
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2633030