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宽带雷达LFM信号回波检测研究

作　者: 高凤鵾
导　师: 田忠
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: LFM信号宽带雷达回波检测分数阶Fourier变换时频分析
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-17
  1.1 研究目的和意义  13-14
  1.2 宽带雷达回波检测研究现状  14-16
    1.2.1 匹配滤波宽带雷达回波检测研究现状  14-15
    1.2.2 时频分析宽带雷达回波检测研究现状  15-16
  1.3 本文的主要工作及安排  16-17
第二章匹配滤波LFM 信号回波检测  17-33
  2.1 引言  17-18
  2.2 雷达信号检测基础  18-21
    2.2.1 纽曼-皮尔逊准则  18-19
    2.2.2 确知信号的最佳检测及其性能分析  19-21
  2.3 宽带雷达目标脉冲压缩  21-26
    2.3.1 匹配滤波器  21-22
    2.3.2 脉冲压缩技术  22-24
    2.3.3 宽带雷达目标模型和回波特性  24-26
  2.4 宽带雷达单脉冲检测器及其性能分析  26-31
    2.4.1 宽带信号检测性能分析  26-28
    2.4.2 模平方积累滑窗检测器  28
    2.4.3 仿真试验及检测器性能分析  28-31
  2.5 小结  31-33
第三章基于 Radon-Wigner 变换的 LFM 信号回波检测  33-49
  3.1 引言  33-34
  3.2 信号的时频域分析  34-39
    3.2.1 短时傅立叶变换  34-36
    3.2.2 Wigner-Ville 分布  36-39
  3.3 LFM 信号的Radon-Wigner 变换(RWT)  39-45
    3.3.1 Radon 变换  39-40
    3.3.2 LFM 信号的RWT  40-42
    3.3.3 LFM 信号RWT 的性质  42-45
  3.4 基于RWT 的多散射中心目标回波检测  45-48
    3.4.1 宽带雷达LFM 信号目标回波RWT 检测基础  45-46
    3.4.2 仿真实验  46-48
  3.5 小结  48-49
第四章分数阶 Fourier 域 LFM 信号回波检测  49-67
  4.1 引言  49-50
  4.2 分数阶Fourier 变换  50-54
    4.2.1 FRFT 定义  50-51
    4.2.2 FRFT 的数值计算  51-54
  4.3 分数 Fourier 域 LFM 信号回波脉冲压缩  54-58
    4.3.1 LFM 信号分数阶 Foureir 变换  54-56
    4.3.2 LFM 信号回波的分数 Fourier 域脉冲压缩  56-58
  4.4 分数 Fourier 域宽带 LFM 信号回波检测  58-66
    4.4.1 扩展目标分数 Fourier 域距离像  58-60
    4.4.2 信噪比分析  60-62
    4.4.3 分数 Fourier 域模平方积累检测器  62-64
    4.4.4 变换域检测器性能对比  64-66
  4.5 小结  66-67
第五章变换域影响因子分析  67-75
  5.1 引言  67
  5.2 加窗的匹配滤波脉冲压缩  67-70
  5.3 时频域方法变换角分析  70-73
    5.3.1 Radon 积分角对RWT 的影响  70-72
    5.3.2 分数阶次p 对分数Fourier 变换的影响  72-73
  5.4 小结  73-75
第六章总结和展望  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-82
攻读硕士期间所取得的研究成果  82-83

宽带雷达LFM信号回波检测研究

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