超宽带雷达目标探测技术的研究论文

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1、Ph．D．DissertationResearchondetectiontechniquesofultra—-widebandradartargetsByYangLiminSupervisedbyPr西SuWeiminNanjingUniversityofScience&TechnologyApril，2012声明尸明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其它人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。

2、研究生签名：矽L叼影Et学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：锄L年矽妒博士论文超宽带雷达目标探测技术研究摘要超宽带(Ultra．WideBand，UWB)雷达通常具有距离高分辨能力，从而在目标识别及成像等方面有着广阔的应用前景。然而，该雷达中径向速度不变的目标的多普勒频率随UWB信号频率变化而变化，即所谓的多普勒色散现象更加凸显，若将常规窄带雷达的信号处理方法应用于U

3、WB雷达通常导致相关性能下降。此外，对于存在径向运动的目标，如多载频及线性调频(LinearFrequencyModulation，LFM)的调制信号存在的距离．多普勒耦合导致目标距离像移动及扩展，从而使得UWB雷达距离高分辨能力受到影响。因此，本文围绕UWB雷达目标距离及速度展开了相关的研究，主要工作包括：1．多普勒色散特征分析针对UWB雷达回波模型，从电磁波传播的角度建立了由三维空间及时间组成的4．波矢(wave4-vector)，并利用洛伦兹变换推导出回波模型。基于该回波模型，推导了UWB雷达中多普勒色散对脉压输出性能的影响，并量化了适应匹配滤波器处理的条件。即当UWB

4、雷达多普勒色散积BT(2v／c)d',于l时(其中B、丁、v和C分别为信号带宽、脉冲宽度、相对径向速度及光速)，回波的伸缩可忽略；而当多普勒色散积大于1时，目标回波存在不可忽略的伸缩，且随着该积增大，利用常规匹配滤波器处理后性能下降明显。2．脉组间频率步进的UWB雷达目标距离及速度估计首先，针对脉组间频率步进(SteppedFrequencyPulseTrains，SFPTs)信号中由脉组间频率变化引起的多普勒色散导致目标距离像质量下降，·采用了各脉组内的脉冲重复间隔(PulseRepetitionInterval，PRO随当前脉组频率变化的参差PRI法。该方法除消除多普勒色

5、散对合成距离像的影响外，还解除了对脉组个数Ⅳ的限制。其次，针对SFPTs信号脉组内利用快速傅里叶变换测速时存在的量化误差，提出称为迭代二分逼近的方法(IterativeDimidiateApproachingMethod，IDAM)以获得逼近实际速度的估计值。该方法仅需通过l092N次迭代运算便可使测速精度提高Ⅳ倍，从而使得补偿距离．多普勒耦合后的距离像移动不超过半个距离单元。由于SFPTs信号每个脉组内由若干个同频脉冲组成，因此，相比常规的频率步进信号，SFPTs信号具有较多的脉冲数。这不但导致目标在相干积累时间内易跨多个距离单元移动，而且在此时间内目标速度易发生变化。为此

6、，基于SFPTs信号，采用了多重信号分类(MUltipleSignalClassification，MUSIC)的谱估计方法进行速度的高分辨估计。与IDAM不同的是，MUSIC法即使在低信噪比下仍具有较好的速度估计性能，且该方法通常在脉组内需要较少的脉冲数，因为MUSIC法只需满足“SFPTs信号脉组内脉冲数大于具有不同径向速度的运动目标个数”条件。此外，为应对高速飞行器的不断问世，进一步分析基于SFPTs信号的高速运动目标的速度解模糊。摘要博士论文3．LFMUWB雷达目标距离及速度估计针对LFMUWB雷达中多普勒色散积不超过1的目标，采用了二维映射离散傅里叶变换及速度补偿(

7、Two．DimensionalProjectionDiscreteFourierTransfornlandVelocityCompensation，2-DPDFTVC)方法。该方法借鉴用于宽带波达角估计的二维映射离散傅里叶变换法获得高分辨速度估计值，且利用该估计值进行相关补偿后得到高分辨距离像。此外，根据多普勒色散积不超过1的条件，进一步推导了适应上述处理方法的速度范围。当多普勒色散积超过l时，采用状态空间(StateSpace)法估计目标距离像及速度，推导了估计参数的克拉美．罗下界，并与通过Monte