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《哈尔滨工程大学》 2010年
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无源探测中弱信号检测及跟踪滤波方法的研究

许聪  
【摘要】:无源探测系统利用调频广播信号、电视信号等外部照射源探测空中目标的微弱反射信号,通过相干检测处理估计目标信号的时延和多普勒频移等参数,从而达到跟踪和识别目标的目的。无源探测系统采用双基地雷达体制,且本身不发射电磁信号,具有抗干扰、反隐身和生存能力强等优点,因此具有广阔的发展前景和重要的应用价值。如何从强噪声和杂波中提取微弱的目标回波信号是无源探测系统的一项关键技术。本文针对基于调频广播的无源探测系统,深入研究了微弱目标回波检测方法和多目标跟踪滤波方法。主要创新工作如下: 首先,针对直达波信号被多径杂波所淹没的问题,提出了基于变步长的空时二维恒模(ST-CMA)盲均衡算法的直达波提取方法。该算法采用小规模阵列接收参考信号,综合利用空域和时域二维自由度。与传统的基于时域恒模(CMA)盲均衡算法的直达波提取方法相比,该算法不受多径信号时延的限制,因此更具有效性和鲁棒性。在此基础之上采用变步长训练算法,在迭代过程中不断调节步长,使得算法的收敛速度得以提高。为后续的信号检测处理提供了参考信号。 其次,为了提高多距离门情况下的信号检测性能,提出了基于核向量回归算法的检测方法。该算法将距离采样点映射到特征空间中,且在迭代过程中保持最小包围球的半径固定不变,具有一定的抗噪声特性。与传统的单元平均恒虚警(CA-CFAR)检测技术相比,新算法更适用于多距离门情况。 再次,针对微弱目标回波信号的检测问题,提出了一种新的微弱目标回波信号检测算法,即多步检测算法。该算法利用广义批处理算法解决由杂波信号所产生的掩膜效应;采用逐次清除算法逐步提取观测区域中的目标回波信号,削弱由于运动目标的存在所产生的掩膜效应;利用基于核向量回归算法的检测方法替代传统的CA-CFAR技术。与长时间相干积累检测方法相比,新算法的性能得到明显提高,更能满足复杂信号环境下检测微弱目标回波信号的需求。 最后,研究了基于概率密度假说(Probability Hypothesis Density, PHD)滤波的多目标跟踪滤波算法。针对该算法中由于模型失配或迭代过程中产生奇异矩阵所导致的不能准确提取目标位置信息的问题,提出了改进的峰值提取算法。该算法借用了雷达信号处理中CLEAN算法的思想,其性能明显优于期望最大化算法(Expectation Maximization Algorithm, EM)。进一步针对跟踪滤波中运动目标模型的不确定性,提出了多模型PHD滤波算法。通过多个PHD滤波器并行处理数据信息,达到有效跟踪多目标的目的。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN911.23

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张平川;无源探测系统及其关键技术研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李玉锋;双基地无源雷达信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨博;周一宇;黄知涛;;空基运动平台照射源的无源雷达杂波建模[J];电波科学学报;2009年06期
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3 宋杰;唐小明;何友;;脉冲制无源雷达动目标时延快速估计方法[J];电子科技大学学报;2009年06期
4 高志文;陶然;单涛;;DVB-T辐射源雷达信号模糊函数的副峰分析与抑制[J];电子学报;2008年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 赵洪立;基于调频广播的无源雷达系统中微弱目标检测技术的研究[D];西安电子科技大学;2006年
2 肖扬灿;基于唯多谱勒的被动雷达信号处理技术研究[D];电子科技大学;2006年
3 范庆辉;虚拟毫米波被动探测系统[D];南京理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 宋玉利;利用调频信号循环平稳性探测目标[D];南京理工大学;2002年
2 龙宁;无源定位中的弱信号检测与提取技术研究[D];电子科技大学;2005年
3 秦军振;外辐射源雷达系统的测向及定位算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 陈庆波;基于电视信号的无源雷达失配滤波算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
5 王蕾;基于CDMA通信信号的无源雷达定位系统研究[D];西安电子科技大学;2009年
6 付振波;蜂窝无源探测定位信息处理及定位算法研究[D];重庆大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴海洲;陶然;单涛;;数字电视辐射源雷达基于空域滤波的直达波获取[J];兵工学报;2009年02期
2 高志文;陶然;王越;;单频网数字电视广播辐射源雷达目标定位算法[J];兵工学报;2010年06期
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4 李劲;无源双基地雷达目标运动分析的可观测性[J];电讯技术;2004年06期
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8 李军;李会勇;刘红明;罗玲;高昭昭;;基于多输入多输出技术的无源雷达信号模型[J];电波科学学报;2011年04期
9 吴云桥;耿伯英;段立;;基于大地坐标的对空超视距目标跟踪研究[J];电光与控制;2009年08期
10 宋杰;唐小明;何友;;脉冲制无源雷达动目标时延快速估计方法[J];电子科技大学学报;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 刘薇;廖桂生;严盟;;CDMA基站信号的联合参数估计方法[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年
2 况卢娟;朱联祥;;BS-UKF算法在单站无源目标跟踪中的应用[A];2009年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘红明;双基地MIMO雷达原理与理论研究[D];电子科技大学;2011年
2 唐续;外辐射源雷达目标跟踪技术研究[D];电子科技大学;2011年
3 杨博;空基辐射源非合作探测系统关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 赵洪立;基于调频广播的无源雷达系统中微弱目标检测技术的研究[D];西安电子科技大学;2006年
5 肖扬灿;基于唯多谱勒的被动雷达信号处理技术研究[D];电子科技大学;2006年
6 徐洪奎;近程多基地雷达探测系统中快速跟踪方法研究[D];中国科学技术大学;2007年
7 李万春;外辐射源定位跟踪技术的研究[D];电子科技大学;2009年
8 汪清;基于WiMAX的被动雷达理论及系统研究[D];天津大学;2010年
9 王静;基于成像系统建模提高遥感图像分辨率方法研究[D];南京理工大学;2012年
10 王海涛;外辐射源雷达信号处理若干问题研究[D];西安电子科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘宁;基于GSM信号的无源雷达技术研究[D];电子科技大学;2011年
2 张航瑜;无源定位跟踪技术研究[D];电子科技大学;2011年
3 张毕标;基于多发单收的外辐射源雷达目标检测及其实现技术[D];西安电子科技大学;2011年
4 阙俊才;基于GSM信号的无源雷达动目标检测技术[D];西安电子科技大学;2011年
5 王彩丽;外辐射源雷达目标定位及终端显示技术[D];西安电子科技大学;2011年
6 郭晓光;基于电视伴音的外辐射源雷达信号处理工程实现技术[D];西安电子科技大学;2011年
7 肖维;基于有限混合模型的聚类算法及其应用[D];中北大学;2011年
8 刘喆;基于图像获取的自动机运动规律数据处理方法研究[D];中北大学;2011年
9 王擘;多照射源无源雷达的检测与定位技术研究[D];电子科技大学;2011年
10 赵高攀;基于遗传算法和模糊聚类的目标识别技术研究[D];沈阳理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭强;李伟锋;马长征;董秀洁;陶然;王越;;一种新的双基地探测系统数学模型及模糊函数的建立方法[J];兵工学报;2009年11期
2 司锡才 ,张莉;利用时差与到达角双站对机动目标无源定位算法研究[J];船舶工程;2001年05期
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9 苏保伟;王永良;周良柱;;基于LCMV线性约束的自适应方向图控制[J];电子与信息学报;2008年02期
10 熊伟;张晶炜;何友;;基于多维分配和灰色理论的航迹关联算法[J];电子与信息学报;2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 祖秉法;“北斗二号”民用软件接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 武思军;稳健的自适应波束形成算法研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
3 龚享铱;利用频率变化率和波达角变化率单站无源定位与跟踪的关键技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
4 张小飞;天线阵CDMA系统中的空时处理技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
5 杨进佩;基于GPS的无源雷达技术研究[D];南京理工大学;2006年
6 周祎;空间信号检测与参数估计算法研究[D];西安电子科技大学;2006年
7 赵洪立;基于调频广播的无源雷达系统中微弱目标检测技术的研究[D];西安电子科技大学;2006年
8 苏保伟;阵列数字波束形成技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
9 陈超贤;稳健自适应波束形成的数值算法及其相关理论研究[D];中国海洋大学;2008年
10 杨水旺;数字中频接收机关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 赵勇;外辐射源雷达测向技术及准实时系统实现[D];西安电子科技大学;2011年
2 胡中贵;基于调频广播信号的无源雷达部分关键技术的研究[D];南京理工大学;2004年
3 朱滢;基于数字电视的无源定位系统研究[D];南京理工大学;2004年
4 龙宁;无源定位中的弱信号检测与提取技术研究[D];电子科技大学;2005年
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6 吴大俊;毫米波圆柱共形微带天线的设计研究[D];南京理工大学;2007年
7 王波;宽频带微带贴片天线及其阵列研究[D];南京理工大学;2008年
8 陈芬芬;基于FPGA的GPS接收机基带处理器的研究与设计[D];中北大学;2009年
9 王岩;DBF阵列天线以及微带漏波扫描天线研究[D];南京理工大学;2010年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李一芒;周扫式多谱段无源预警实时图像处理系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭强,陶然,王越,周思永;电视无源双基地雷达低空测距的地面绕射效应研究[J];兵工学报;2002年01期
2 郭强,陶然,王越,周思永,单涛;电视信号的模拟及其模糊函数分析[J];兵工学报;2004年06期
3 陈鹏;侯朝焕;梁亦慧;;基于离散分数阶傅立叶变换的水下动目标线性调频回波检测算法的研究[J];兵工学报;2007年07期
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7 邹学玉,甘良才;短波跳频系统信道的无源探测研究[J];电波科学学报;2001年04期
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9 华云,龚耀寰;利用CDMA系统下行链路信号进行移动台定位的研究[J];电波科学学报;2002年05期
10 邓平,李莉,范平志;一种TDOA/AOA混合定位算法及其性能分析[J];电波科学学报;2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 邓平;蜂窝网络移动台定位技术研究[D];西南交通大学;2002年
2 张天骐;DS及DS/CDMA信号的估计方法研究[D];电子科技大学;2002年
3 田孝华;DS-CDMA蜂窝网中无线定位与参数估计技术[D];西安电子科技大学;2003年
4 赵洪立;基于调频广播的无源雷达系统中微弱目标检测技术的研究[D];西安电子科技大学;2006年
5 王巍;CDMA蜂窝网络移动台无线定位技术的研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 杨国;3mm波段主被动复合探测技术研究[D];南京理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李翔;雷达目标识别系统的研究和设计[D];电子科技大学;2004年
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9 江川;王炳和;陈玙;;基于小波降噪和频域积累的生命信号检测[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年
10 韩宇;蔡英武;刘朝霞;李合生;李军;王凌;张海;刘建新;;雷达弱信号检测算法[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
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4 徐春生;微弱信号检测及机械故障诊断系统研究[D];天津大学;2008年
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6 刘凡;中性点直接地系统铁磁谐振过电压的混沌特性与控制及检测方法研究[D];重庆大学;2006年
7 梁晓冰;脉冲发放神经元及其耦合系统的随机模型研究与应用[D];国防科学技术大学;2009年
8 陈旭阳;主动式探测系统高质量检测、成像与识别方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 杨祥龙;随机共振理论在弱信号检测中的应用研究[D];浙江大学;2003年
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1 刘雪峰;基于混沌理论的弱信号检测研究[D];新疆大学;2012年
2 刘文礼;生物电阻抗测量系统中弱信号检测技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 杨建辉;无线电频谱监测中的弱信号检测与分离[D];兰州交通大学;2013年
4 金涛;掺铒光纤弱信号混沌检测系统研究[D];长春理工大学;2010年
5 马艳菊;局部多项式估计在弱信号检测中的应用[D];重庆理工大学;2012年
6 王琦;基于相关原理的交流弱信号检测[D];电子科技大学;2013年
7 李子鸣;基于改进型ADVP模型的混沌控制及其在信号检测中的应用研究[D];杭州电子科技大学;2009年
8 耿丽硕;弱信号检测随机共振机制的网络模型及应用研究[D];杭州电子科技大学;2009年
9 王曦;基于随机共振的弱信号检测研究[D];北京邮电大学;2010年
10 赵小红;基于Duffing方程的强混响下弱信号检测[D];哈尔滨工程大学;2012年
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