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宽带雷达LFM信号回波检测研究

高凤鵾  
【摘要】:通过发射线性调频信号,雷达具有了宽带特性,其表现是雷达拥有了高的距离分辨率(High Range Resolution),此时,目标被其照射时呈现多散射模型。由于雷达分辨率的提高,一个目标占据了多个距离单元,如何合理利用目标占据多个距离单元这一特点来提高检测性能是宽带雷达目标检测所关心的问题。本文的工作主要是研究噪声背景中的宽带雷达目标回波单脉冲检测方法。 首先基于传统的匹配滤波理论,分析并仿真了模平方积累检测器在宽带雷达LFM信号回波检测中的应用,并讨论了它的检测特性和影响因素。 宽带目标LFM信号回波在时频平面中呈多条平行线谱特征,采用Radon-Wigner变换可以实现雷达回波能量的有效积累,本文研究并仿真了Radon-Wigner方法在宽带雷达LFM信号回波检测中的有效性。 另外,作为一个新兴的时频分析方法,分数阶Fourier变换可看作是一组基于LFM正交基的分解,由于具有相同的调频斜率,多散射中心目标回波在同一个分数Fourier变换域上表现为多个δ函数。本文推导了扩展目标LFM信号回波分数阶Fourier域变换结果,讨论了分数阶Fourier域雷达回波模平方积累检测器的实现及其检测特性,并进行了仿真分析,发现它能够获得类似于加窗匹配滤波的检测性能,同时有效的减少计算量。 本文最后对三个变换域的影响因子进行了讨论。为了能够抑制旁瓣,实际工作中的匹配滤波器增加了窗函数,削弱了回波输出信噪比。作为两种等效的时频域算法,Radon-Wigner积累和分数阶Fourier变换均敏感于变换角度,通过本文的分析和仿真发现变换角存在较小扰动时,其变换结果存在很明显的衰减,但基于这一特性可以实现回波信号调频斜率的有效估计。


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