基于非起伏目标的相参积累TBD方法研究

基于非起伏目标的相参积累TBD方法研究

论文摘要

近年来,目标雷达反射截面积(RCS)减小了一到两个数量级,进而降低了目标发现概率。面对弱小目标的威胁,检测前跟踪(TBD)方法是一种有效的目标检测技术。然而现有的TBD方法在多帧回波间进行联合处理时均使用了非相参积累,使得算法积累效率较低,在低信噪比情况下往往需要对较多帧的回波进行处理才能得到较好的检测效果,数据处理量大,实时性差。本论文针对上述问题对TBD方法进行了研究。通过分析相参雷达的多帧回波数据模型及相参积累的前提条件,针对非起伏目标提出了三种基于多帧间相参积累的TBD方法。这些方法通过多帧回波的相参积累实现了输出SNR的提高。基于相参积累的TBD方法改善了目标能量的积累效率,能够在较少帧的回波数据下有效的提高目标的发现概率。本文的主要内容有:1.研究了多帧回波相参积累TBD方法的可行性及存在的困难。首先建立了多帧回波的相参数据模型,通过数据模型的分析,指出多帧回波相参积累的TBD方法理论上切实可行。然后对相参积累TBD方法存在的技术难点进行了分析,指出在相参积累过程中减少噪声对能量积累的影响、补偿目标回波走动及改善相参TBD方法算法复杂度等问题是实现相参TBD方法所需要解决的困难。2.提出了三种基于相参积累的TBD方法。针对相参积累TBD方法所面临的困难,文章在多帧回波数据下通过数据拼接、回波方位选取及噪声置零、走动补偿等措施实现了多帧回波间的相参积累。根据距离走动补偿方法的不同分别提出了基于径向速度估计的相参积累TBD方法、基于radon变换的相参积累TBD方法以及基于keystone变换的相参积累TBD方法。详细介绍了三种方法的原理、处理流程及优缺点;最后通过仿真实验验证了三种算法的有效性并通过仿真实验对三种相参积累TBD方法的性能进行了比较,指出基于keystone变换的相参积累TBD方法检测性能良好且运算量小,为三种方法中最优。。3.相参积累TBD方法实时性研究。针对基于keystone变换的相参积累TBD方法运算复杂的问题,在合理的雷达系统参数范围内,对该方法进行了算法优化,并设计了相应的并行处理流程,使得该方法运行时间大大缩短。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 国内外研究现状及内容
  • 1.3 本文的主要工作及结构安排
  • 第二章 雷达目标检测基础理论
  • 2.1 引言
  • 2.2 经典雷达目标检测理论
  • 2.2.1 雷达检测基本理论描述
  • 2.2.2 匹配接收机
  • 2.2.3 单脉冲检测
  • 2.2.4 多脉冲检测
  • 2.3 TBD 算法分析
  • 2.3.1 TBD 方法的系统模型
  • 2.3.2 典型TBD 算法分析与总结
  • 2.4 相参积累基础理论
  • 2.4.1 DFT 的频域特性
  • 2.4.2 DFT 的时域特性
  • 2.5 相参积累TBD
  • 2.6 本章总结
  • 第三章 相参TBD 算法研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 相参TBD 模型
  • 3.2.1 目标运动模型
  • 3.2.2 目标回波模型
  • 3.2.3 相参 TBD 方法处理模型
  • 3.3 基于径向速度估计的相参TBD 方法
  • 3.3.1 算法原理及处理流程
  • 3.3.2 仿真结果与分析
  • 3.4 基于RADON变换的相参TBD 方法分析
  • 3.4.1 radon 变换原理
  • 3.4.2 基于radon 变换的相参TBD 方法与仿真分析
  • 3.5 基于KEYSTONE变换的相参TBD 方法
  • 3.5.1 keystone 变换原理
  • 3.5.2 基于keystone 变换的相参TBD 方法仿真与分析
  • 3.6 算法比较
  • 3.7 本章总结
  • 第四章 相参积累TBD 算法实时性研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 雷达系统参数分析
  • 4.2.1 方位单元走动
  • 4.2.2 目标多普勒走动
  • 4.3 基于KEYSTONE变换的相参TBD 算法实时性研究
  • 4.3.1 算法运算量分析
  • 4.3.2 算法并行处理研究
  • 4.4 本章总结
  • 第五章 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间取得的研究成果
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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