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多照射源无源雷达的检测与定位技术研究

作　者: 王擘
导　师: 丁庆生
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 多照射源无源雷达 调频广播 宽带检测 阵列相位差估计 无源定位
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


无源雷达是一种不同于传统体制的雷达,它本身并不向外辐射电磁波,而是利用空间中存在的广播、电视、GPS、无线通信等信号作为机会照射源,对目标进行检测,同时对目标的距离、速度、方位等信息进行估计,在此基础上识别目标、跟踪目标。利用机会照射源的无源雷达其主要优点有:外部的机会照射源主要为民用信号,分布广泛,不容易被判断和摧毁,从而提高了雷达的抗干扰能力;雷达本身不发射电磁波,不容易被发现,提高了雷达的生存能力;大多数民用信号频率较低,利用这些信号进行目标探测时,更容易发现隐身目标。多照射源无源雷达利用同一发射站发射的多个调频广播信号作为机会照射源,对目标发反射回来的每个调频广播信号进行处理,然后利用相参合成技术将处理后的多台信号合成,从而提高了雷达的检测性能及探测隐身目标的性能。本文对基于多照射源的无源雷达的检测和定位技术进行了讨论和研究,并对实测数据进行了验证分析。主要包括以下内容:首先,分析了多照射源无源雷达基本原理及特点,及其相对于传统雷达的优势。其次,研究和分析了多照射源无源雷达的检测原理,分别对单照射源、多照射源相参合成以及非相参合成的检测性能进行了分析,并通过仿真实验验证了多照射源无源雷达在检测性能上的优势。同时对CFAR检测的原理进行了简单分析和仿真验证,最后针对多照射源相参合成中存在的宽带效应以及复杂体目标效应进行了分析,并找出了具有针对性的检测算法再次,分析了多照射源无源雷达的波束形成技术,重点研究了等效发射波束技术,同时针对发射阵列流形的未知性,找出了发射阵列相位误差估计的算法。同时,针对多照射源无源雷达阵列的特点,分析研究了其定位原理及其定位精度,比较了多照射源无源雷达和单照射源无源雷达的定位性能。论文最后对多照射源无源雷达信号处理的运算量进行了分析,找出了信号处理中运算量较大的两个环节,利用CUDA技术对信号处理算法进行了优化,提高了算法的执行效率。同时针对实测数据进行了验证分析。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 无源雷达的历史与现状  11-12
  1.3 无源雷达的发展  12
  1.4 本文主要工作  12-14
第二章 多照射源无源雷达的基本原理  14-25
  2.1 多照射源无源雷达的系统结构理  14-16
  2.2 多照射源无源雷达的信号模型  16-21
    2.2.1 调频信号的基本原理及调频广播  16-19
    2.2.2 发射信号模型  19-20
    2.2.3 目标回波信号模型  20-21
    2.2.4 直达波信号模型  21
  2.3 多照射源无源雷达的信号处理  21-24
    2.3.1 多照射源无源雷达的相参合成处理  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 多照射源无源雷达的检测技术  25-43
  3.1 单照射源无源雷达的目标检测原理  25-28
  3.2 多个照射源的检测方法  28-32
    3.2.1 多个照射源的相参合成检测  28-31
    3.2.2 多个照射源的非相参合成检测  31-32
  3.3 恒虚警率检测CFAR 处理  32-37
    3.3.1 CFAR 常规处理方法分析  33-35
    3.3.2 CFAR 常规处理方法对检测性能的影响  35-37
  3.4 多个频道相参合成后的宽带检测  37-42
    3.4.1 多台合成的宽带效应和主瓣分裂  37-41
    3.4.2 相同输入信噪比的检测性能分析  41-42
  3.5 本章小结  42-43
第四章 多照射源无源雷达发射阵列相位差估计及定位分析  43-53
  4.1 多照射源无源雷达中的等效发射波束形成  43-48
    4.1.1 空域滤波原理  43-45
    4.1.2 数字波束形成  45-47
    4.1.3 等效发射波束形成  47-48
  4.2 多照射源无源雷达发射阵列相位差估计  48-51
  4.3 多照射源无源雷达的定位分析  51-52
  4.4 本章小结  52-53
第五章 基于CUDA 的算法优化及实测数据验证  53-73
  5.1 多照射源无源雷达信号处理计算量分析  53-61
    5.1.1 相关处理算法简介  53-61
    5.1.2 相关处理运算量分析  61
  5.2 相关处理算法的CUDA 实现  61-66
    5.2.1 CUDA 简介  61-63
    5.2.2 基于CUDA 技术的相关处理算法  63-66
  5.3 实测数据验证  66-72
    5.3.1 实测数据单台验证  67-69
    5.3.2 实测数据相参/非相参合成验证  69-72
  5.4 本章小结  72-73
第六章 全文总结及展望  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-78
攻读硕士学位期间的研究成果  78-79

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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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