目标方位超分辨方法研究

论文摘要

随着雷达技术向测绘和精确成像方向快速发展,高分辨力雷达在军事及民用应用中的研制也日益受到重视。但是目前高分辨力雷达的一大不足是方位分辨力和距离分辨力不匹配,严重影响成像的质量。而一般非综合孔径雷达的方位分辨率受天线波束宽度的限制,为突破这种限制需采用方位超分辨技术。雷达工作者提出了多种性能优良的方位超分辨算法,如CAPON,MUSIC等,但是这些算法都有花费代价很大的硬件要求并且十分复杂,运算量很大,因此探索实用简单快速的超分辨方法具有很好的实际意义。本文针对非综合孔径雷达实用简便的的方位超分辨方法进行了研究,围绕两种非综合孔径雷达的方位超分辨新方法展开,包括国外近年刚提出的Scanned Time/Angle Correlation(STAC)方位超分辨方法以及由系统角度入手的去卷积方位超分辨方法。本文主要内容分为两部分,第一部分是对基于STAC的方位超分辨方法的研究。STAC技术是有效的类比了距离脉冲压缩技术的一种角度脉冲压缩新技术。本文首先对这种方法进行了系统的阐述,并具体推导给出了三种不同信号体制(伪随机码二相调制,巴克码二相调制,线性调频调制)下的STAC的实现方法,并进行了仿真分析,证明了其原理的正确性与可行性。之后考虑了STAC技术在实际中的应用,分析了真实情况中相位编码的码长,接收回波信噪比SNR以及雷达天线方向性对STAC方位分辨技术的影响,并通过仿真分析,证明了STAC方位分辨技术的有效性和可实现性。本文的第二部分是对基于去卷积的方位超分辨方法的研究。去卷积法是一种近几年才应用于方位分辨的信号处理方法,对接收的目标方位回波实现去卷积来提高方位分辨率。本文首先对去卷积法的原理进行了系统的阐述,并从时域去卷积和频域去卷积两方面进行了分析仿真,仿真结果证明了在大信噪比条件下去卷积法可以获得远小于天线波束宽度的方位分辨率,但在信噪比低时,该方法误差较大,实用性受到限制。然后针对这一点,本文在维纳滤波法的基础上进行了改进,并通过仿真分析证明了改进后的方法可以有效的提高信噪比,使去卷积法对信噪比的敏感性有所缓解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 目标方位估计技术的发展及现状
• 1.2.1 传统测向技术
• 1.2.2 方位超分辨国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作及内容安排
• 第2章 目标方位估计基本原理
• 2.1 目标方位估计的假设条件
• 2.2 目标方位估计系统模型
• 2.2.1 窄带信号模型
• 2.2.2 天线阵列模型
• 2.3 目标方位估计的相关知识
• 2.3.1 阵列的方向图
• 2.3.2 波束宽度
• 2.3.3 空时等效性
• 2.4 目标方位估计的瓶颈
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于STAC 的方位超分辨方法研究
• 3.1 Scanned Time/Angle Correlation（STAC）方位超分辨原理
• 3.2 基于二相编码调制的STAC 方位超分辨
• 3.2.1 二相编码信号分析
• 3.2.2 基于二相伪随机编码调制的STAC 方位超分辨方法实现
• 3.3 基于线性调频调制的STAC 方位超分辨
• 3.3.1 线性调频信号分析
• 3.3.2 基于线性调频调制的STAC 方位超分辨方法实现
• 3.4 STAC 方位超分辨影响因素分析
• 3.4.1 相位编码码长影响分析
• 3.4.2 信噪比影响分析
• 3.4.3 雷达天线方向性影响分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于去卷积的方位超分辨方法研究
• 4.1 去卷积方位超分辨原理
• 4.1.1 去卷积基础理论
• 4.1.2 去卷积法方位超分辨
• 4.2 频域去卷积法方位超分辨
• 4.2.1 频域去卷积法基本原理
• 4.2.2 频域去卷积法仿真性能分析
• 4.3 时域去卷积法方位超分辨
• 4.3.1 广义逆滤波法的基本原理
• 4.3.2 广义逆滤波法仿真性能分析
• 4.4 频域去卷积方位超分辨的改进
• 4.4.1 改进维纳滤波法的基本原理
• 4.4.2 改进维纳滤波法的性能分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢