【摘要】：在現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境下,高速目標(biāo)的隱身性能越來越強(qiáng),這也使得針對這一類目標(biāo)的偵查需求與日俱增。本文主要針對高速微弱目標(biāo)的檢測進(jìn)行了研究,對于高速目標(biāo)的跨距離走動這一現(xiàn)象進(jìn)行了分析,此現(xiàn)象會導(dǎo)致的相參積累效率降低從而無法準(zhǔn)確對目標(biāo)的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。此外對微弱目標(biāo)的檢測進(jìn)行了討論,當(dāng)目標(biāo)回波信噪比極低時(shí),常見的相參積累、雜波抑制等檢測方法已經(jīng)不能滿足遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的需求,因此還需要其他算法來進(jìn)一步提升信噪比。由于雷達(dá)的回波矩陣在經(jīng)過完全的距離走動補(bǔ)償之后具有低秩性,本文提出了基于加權(quán)核范數(shù)最小化(WNNM)算法的高速微弱目標(biāo)雷達(dá)檢測技術(shù)。首先,本文分析了高速目標(biāo)的雷達(dá)回波的建模問題。對于窄帶雷達(dá)照射高速運(yùn)動的目標(biāo),所反射的雷達(dá)回波是否能滿足“走�！蹦Ｐ瓦M(jìn)行了討論,并給出了目標(biāo)符合模型時(shí)所需滿足的速度條件。對于目標(biāo)高速運(yùn)動所跨越的距離單元以及對相參積累的影響也進(jìn)行了定量分析。然后,針對目標(biāo)的距離走動問題,使用Keystone算法進(jìn)行補(bǔ)償。對于低信噪比條件下的距離走動補(bǔ)償,本文采用了對噪聲不敏感的Keystone算法,并對Keystone算法的原理和實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了討論和比較。針對遠(yuǎn)距離目標(biāo)而采用低重頻所造成的速度模糊,進(jìn)行了模糊數(shù)估計(jì),并定量分析了模糊數(shù)估計(jì)不準(zhǔn)確所造成的目標(biāo)信噪比損失。最后,對于相參積累后的回波信噪比低的問題,本文提出了復(fù)數(shù)域的WNNM算法。對于雷達(dá)回波矩陣進(jìn)行了低秩性分析,在進(jìn)行距離走動補(bǔ)償后的回波矩陣能夠使用WNNM算法實(shí)現(xiàn)信號與噪聲的分離。但是現(xiàn)有的WNNM算法均為針對圖像、視頻等實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。而雷達(dá)信號為復(fù)信號,并且在使用WNNM算法后的相參積累還對信號相位有著較為嚴(yán)格的要求。為了解決該問題,本文對WNNM算法進(jìn)行了改造,使其能夠適用于復(fù)數(shù)雷達(dá)信號。對于進(jìn)行了相參積累仍不能達(dá)到檢測門限的情況,本文提出的方案能夠有效提高高速微弱目標(biāo)的回波信噪比。最后進(jìn)行的仿真驗(yàn)證證明了該方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN957.51;E91
【圖文】：

和相位信息的積累方式。但是對脈沖間的相參性存在要求，能達(dá)到理想效果。對于靜止目標(biāo)，將所有脈沖進(jìn)行相加即可動時(shí)則需采用多個中心頻率不同的梳狀濾波器組來實(shí)現(xiàn)相相參積累的處理流程波是最經(jīng)典的能夠有效提高雷達(dá)回波 SNR 的信號處理方式帶來的增益往往是有限的。針對微弱目標(biāo)的檢測，匹配濾波號的 SNR 提高到能夠進(jìn)行有效檢測的程度。因此需要考慮波信號 SNR。一種常見的思路就是通過接收多個信號的回提高信噪比。靜止時(shí)，目標(biāo)在脈沖間的回波是相參的，其幅度與相位都聲則不具有相關(guān)性，因此對于背景噪聲在積累時(shí)不會進(jìn)行累幅度相同而累加。因此信噪比在經(jīng)過相參積累后會得到提

圖 2-2 不同模型進(jìn)行匹配濾波后的脈沖波形匹配濾波器的失配對于相參積累的影響主要體現(xiàn)在回波脈沖的模型與未近似的雷達(dá)回波不僅是信號的中心頻率存在變化；還變化。從圖 2-2 中可以看出，匹配濾波器與目標(biāo)回波模型相差時(shí)延間隔越長，脈沖損失越嚴(yán)重。對于未近似雷達(dá)回波比走停也是符合物理意義的：在雷達(dá)脈沖傳播的時(shí)間內(nèi)，目標(biāo)仍在運(yùn)為目標(biāo)是靜止的。因此接收到相向而行的目標(biāo)要比在這段時(shí)間的雷達(dá)回波要略快一點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在目標(biāo)徑向速度設(shè)置為v=7000m/s 的情況下，配濾波器輸出的峰值響應(yīng)分別為 1 和 0.9514。其中未近似的雷應(yīng)對應(yīng)的信噪比損失約為 0.43dB。這時(shí)的信噪比損失仍在可以來改變目標(biāo)速度 v，繼續(xù)對三種情況進(jìn)行仿真，統(tǒng)計(jì)不同速度下峰值，并繪制曲線。得到結(jié)果如圖 2-3 所示。從圖中可以看出波器輸出峰值造成的影響近似呈線性變化。并且速度越大，則噪比損失越嚴(yán)重。

圖 2-3 不同速度進(jìn)行匹配濾波后的脈信號幅度峰值包絡(luò)中心的移動式(2-7)中 2 ( )/( )mu t R t c v 項(xiàng)在式(2-12)中近似為 2u t 會導(dǎo)致匹配濾波器的失配誤差外，還會導(dǎo)致包絡(luò)中心移動的誤中心的移動的誤差為2 2 ( )2m mmc R t R tvr R tc v c c v 生的誤差小于距離分辨單元時(shí)，認(rèn)為誤差可以忽略，即2crB (2-30)代入式(2-31)可以得出22 ( )mcvBR t c 窄帶雷達(dá)在探測較遠(yuǎn)距離的目標(biāo)時(shí)，式(2-32)的條件是容易滿足=20MHz、目標(biāo)到雷達(dá)距離 R=120km 時(shí)，對于目標(biāo)速度的，一般目標(biāo)能夠滿足這一條件。

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本文編號：2777383