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基于XX单脉冲雷达估计两个不可区分目标的DOA

作　者: 李曦
导　师: 万毅
学　校: 兰州大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 不可区分目标波达方向(Direction-Of-Arrival) 脉冲重复周期(pulse repetition period) 瑞利起伏目标雷达散射截面(RCS)
分类号: TN953.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

幅度比较式单脉冲雷达使用迭交波瓣比较技术测量目标的波达方向(Direction-Of-Arrival, DOA),当同一分辨单元内只有一个目标时,雷达利用单脉冲比在一个回波脉冲内就能测定目标角位置的全部信息,但是当雷达同一分辨单元内存在两个或者两个以上目标时(目标在角度、距离、多普勒参数上不可区分),得到的目标波达方向不是所跟踪目标的真实信息,而是它们的功率加权平均中心,使用此波达方向跟踪目标,极易造成单脉冲雷达跟踪失败。随着常规单脉冲雷达应用的越来越广泛,这一问题将更加突出,因此针对常规单脉冲雷达主波束内存在两个或两个以上不可区分目标,研究在不同环境下的DOA估计方法有着重大的现实意义。因为雷达主波束内存在两个以上目标时情形较为复杂和实际意义不大,所以目前国内外主要对两个目标进行分析和估计；本文根据国内外关于单脉冲雷达对两个不可区分目标DOA估计的研究现状,选择了一些经典的估计算法进行深入研究,主要是对它们的内容进行简单介绍和性能进行详细分析以及计算机仿真。最后本文从雷达波形设计角度出发,根据当前常规单脉冲雷达的多通道处理机实际,提出了在一个脉冲重复周期内发射两个脉冲的方法,并且分析了此方法对两个不可区分目标的虚警率和探测概率关系曲线,估算了它们的DOA。仿真结果表明,此方法探测概率较高,估算目标的DOA有相当的精度,能使常规单脉冲雷达完成对两个不可区分目标的跟踪。论文的主要内容如下：首先,本文介绍了单脉冲雷达对两个不可区分目标DOA估计的研究背景与意义、国内外研究现状,并简要的以XX单脉冲雷达为例介绍了雷达的分机工作原理、部分指标及幅度比较式单脉冲雷达测角原理。然后,本文研究了使用和差比值的虚部检测是否存在两个不可区分目标的可能性,分析了利用一个回波脉冲检测的虚警率和探测概率的关系；并在目标起伏模型分类的基础上,分别对三种模型介绍了单脉冲和差比值的概率密度函数推导和基于概率密度函数的对两个不可区分目标的检测与DOA估计,最后总结算法的优缺点。最后,本文从雷达波形设计出发,提出了在一个脉冲重复周期内发射串行脉冲的方法,重点研究和分析了基于串行脉冲的两个不可区分目标的检测与估计方法,通过计算机仿真可以看出,发射串行脉冲能有效的解决天线主波束内两个不可区分目标的DOA估计问题,并且在当前单脉冲雷达中容易实现。

全文目录

中文摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究的背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文主要的研究工作及内容安排  11-13
第二章 XX雷达介绍  13-18
  2.1 XX单脉冲雷达的组成及基本原理  13-14
  2.2 XX雷达的主要分机特征  14-16
    2.2.1 发射机  14-15
    2.2.2 接收机  15
    2.2.3 伺服与轴角编码器分系统  15
    2.2.4 天线  15-16
  2.3 XX雷达的主要技战术指标  16-18
第三章探测两个不可区分目标  18-30
  3.1 幅度比较式单脉冲雷达测角原理  18-21
  3.2 两个不可区分目标的问题来源  21-24
  3.3 检测两个不可区分目标  24-30
    3.3.1 使用相对相位变化来检测两个不可区分目标可的能性分析  24-25
    3.3.2 使用单脉冲和差比值的虚部检测两个不可区分目标  25-27
    3.3.3 使用和差比值的概率密度函数检测swerling 2型两个不可区分目标  27-30
第四章估计两个不可区分目标波达方向  30-41
  4.1 两个相对RCS已知的Swerling 2型目标波达方向估计  30-36
  4.2 使用最大似然估计估计两个Swerling 1型不可区分目标  36-38
  4.3 使用最大似然估计估计两个Swerling 3型不可区分目标  38-41
第五章使用串行脉冲估计两个不可区分目标  41-50
  5.1 使用串行脉冲检测两个不可区分目标  41-46
    5.1.1 发射串行脉冲时两个不可区分目标的数学模型  41-43
    5.1.2 噪声对归一化和信号幅度差的影响  43-45
    5.1.3 发射串行脉冲时的特性曲线  45-46
  5.2 计算波达方向  46-50
    5.2.1 使用串行脉冲解出两个目标的DOA可能性分析  46-47
    5.2.2 使用串行脉冲求出两个目标的DOA的近似解  47-48
    5.2.3 近似解特性分析  48
    5.2.4 使用连续脉冲减少估计偏差  48-50
第六章结论  50-51
  6.1 主要结论  50
  6.2 研究展望  50-51
参考文献  51-53
学期间的研究成果  53-54
致谢  54

基于XX单脉冲雷达估计两个不可区分目标的DOA

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