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微多普勒效应分析及参数提取

作　者: 魏萌
导　师: 孔令讲
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 微多普勒 时频图 特征参数提取 匹配变换法 微动成像
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


微多普勒现象是自然界广泛存在的一种现象。微多普勒现象是由目标微动引起的。当目标存在微动时,微动会对雷达回波产生了频率调制,在由平动产生的多普勒频率上附加边带。利用微多普勒现象,为细化分析微动目标提供了可能。本文主要工作如下:1.对微动的四种基本模型(振动、旋转、翻滚和锥旋)和弹道导弹的三种微动模型(自旋、进动和章动)进行了建模,并对它们各自的微多普勒频率进行了数学推导,用仿真结果证明了数学推导的正确性;2.主要利用短时傅立叶变换和WVD变换对回波进行了时频处理,分析载频、角速度、幅度等因素对微多普勒频率的影响;3.在微动目标理论分析和建模的基础上,研究了利用经验模态分解分离不同的微动目标产生的回波信号;研究了利用谱图峰值估计方法,实现任意时刻微多普勒频率的估计和微动周期的提取。4.提出了匹配变换法,推导了二维旋转点目标在连续波和线性调频信号下同时提取相位和频率参数的理论公式。推导了二维旋转点目标同时提取三参数的理论公式;通过仿真结果证明了推导的正确性,说明了匹配变换能用于微动目标特征参数的提取;将经验模态分解、谱图峰值估计法和匹配变换法结合起来,实现了微动目标多个特征参数的提取;5.研究了基于特征参数提取的微动成像相位补偿算法,利用提取的特征参数,构造补偿函数,进行相位补偿,以获得清晰的二维像;利用单距离多普勒干涉法对旋转目标进行了成像,实现利用成像结果提取微动特征参数的目的;通过对微多普勒效应的分析,研究了基于微多普勒效应的目标特征参数提取方法,讨论了针对微动目标的成像问题,对进一步研究更稳健的特征参数提取方法,微动目标三维成像等提供了一定基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 引言  9-10
  1.2 微多普勒国内外发展动态  10-14
    1.2.1 微多普勒国外研究现状  11-12
    1.2.2 微多普勒国内研究现状  12-14
  1.3 本文主要工作  14-15
第二章 微多普勒理论分析及建模  15-42
  2.1 引言  15-16
    2.1.1 多普勒效应  15-16
    2.1.2 微动和微多普勒效应  16
  2.2 时频分析理论  16-19
    2.2.1 短时傅立叶变换（Short-time Fourier transform）  17-18
    2.2.2 Wigner-Ville分布（WVD ）  18-19
  2.3 微动目标的模型分析  19-34
    2.3.1 微多普勒的一般数学模型  19-20
    2.3.2 振动目标的微多普勒分析  20-25
    2.3.3 旋转目标的微多普勒分析  25-28
    2.3.4 翻滚目标的微多普勒分析  28-31
    2.3.5 锥旋目标的微多普勒分析  31-34
  2.4 弹道导弹的微动建模  34-42
    2.4.1 弹道导弹弹头自旋的微多普勒分析  34
    2.4.2 弹道导弹弹头进动的微多普勒分析  34-38
    2.4.3 弹道导弹弹头章动的微多普勒分析  38-42
第三章 微动目标频率、幅度和相位特征参数提取  42-67
  3.1 引言  42
  3.2 经验模态分解（Empirical Mode Decomposition ）  42-48
    3.2.1 经验模态分解的原理  42-44
    3.2.2 仿真实验  44-48
  3.3 谱图峰值估计法  48-52
    3.3.1 谱图峰值估计法的基本概念  48-50
    3.3.2 仿真实验  50-52
  3.4 匹配变换法  52-64
    3.4.1 连续波的匹配变换法  53-55
    3.4.2 线性调频信号的匹配变换法  55-57
    3.4.3 频率、相位和幅度参数同时提取的匹配变换法  57-59
    3.4.4 仿真实验  59-64
  3.5 频率、幅度、相位特征参数提取算法流程仿真  64-67
第四章 微动目标高分辨特征参数提取  67-76
  4.1 引言  67
  4.2 基于特征参数提取的相位补偿算法  67-73
    4.2.1 理论分析  67-71
    4.2.2 仿真实验  71-73
  4.3 单距离多普勒干涉（SRDI ）  73-76
    4.3.1 理论分析  73-74
    4.3.2 仿真实验  74-76
第五章 结论与展望  76-78
  5.1 研究总结  76
  5.2 前景展望  76-78
致谢  78-79
参考文献  79-82
攻读硕士学位期间的研究成果  82-83

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 雷达信号检测处理
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