在雷达目标跟踪领域,当目标与雷达传感器存在相对运动时,多普勒(Doppler)效应致使接收信号产生频率偏移。这种频率变化与目标距离测量存在耦合关系,即多普勒距离耦合问题。在相控阵雷达采用线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)...在雷达目标跟踪领域,当目标与雷达传感器存在相对运动时,多普勒(Doppler)效应致使接收信号产生频率偏移。这种频率变化与目标距离测量存在耦合关系,即多普勒距离耦合问题。在相控阵雷达采用线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号进行常规跟踪时,虽然能获取大时宽带宽积提升距离分辨率,但脉冲压缩后产生的强距离多普勒耦合效应使传统的距离速度测量算法出现收敛速度慢、精度低的问题,尤其在航迹起始阶段对高速目标的跟踪极为不利,严重影响了雷达系统对目标的实时、精准监测。提出一种多普勒距离耦合下的三帧快速收敛算法。该算法利用3帧具有不同耦合系数的波形,构建多元约束方程,通过联合解算实现多目标速度和位置参数的同步获取。在验证处理流程中,采用迭代优化机制,对测量结果进行动态校准,有效降低距离与速度参数间的相互干扰,逐步逼近最优的距离和速度测量结果,从而实现快速、精准的目标跟踪。通过理论分析、蒙特卡罗仿真和外场实测数据验证,该三帧快速收敛算法展现出优异性能。在航迹起始阶段,对目标距离和速度测量解算的收敛速度是传统算法的4倍以上。所提出的多普勒距离耦合下的三帧快速收敛算法成功地解决了传统算法在处理多普勒距离耦合问题时存在的收敛慢、精度低等难题。该算法具有创新的波形设计和迭代优化策略,显著提升了相控阵雷达在复杂条件下的目标跟踪性能,为雷达目标跟踪技术的发展提供了新的思路和方法,具有较高的理论价值和实际应用前景。展开更多
文摘在雷达目标跟踪领域,当目标与雷达传感器存在相对运动时,多普勒(Doppler)效应致使接收信号产生频率偏移。这种频率变化与目标距离测量存在耦合关系,即多普勒距离耦合问题。在相控阵雷达采用线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号进行常规跟踪时,虽然能获取大时宽带宽积提升距离分辨率,但脉冲压缩后产生的强距离多普勒耦合效应使传统的距离速度测量算法出现收敛速度慢、精度低的问题,尤其在航迹起始阶段对高速目标的跟踪极为不利,严重影响了雷达系统对目标的实时、精准监测。提出一种多普勒距离耦合下的三帧快速收敛算法。该算法利用3帧具有不同耦合系数的波形,构建多元约束方程,通过联合解算实现多目标速度和位置参数的同步获取。在验证处理流程中,采用迭代优化机制,对测量结果进行动态校准,有效降低距离与速度参数间的相互干扰,逐步逼近最优的距离和速度测量结果,从而实现快速、精准的目标跟踪。通过理论分析、蒙特卡罗仿真和外场实测数据验证,该三帧快速收敛算法展现出优异性能。在航迹起始阶段,对目标距离和速度测量解算的收敛速度是传统算法的4倍以上。所提出的多普勒距离耦合下的三帧快速收敛算法成功地解决了传统算法在处理多普勒距离耦合问题时存在的收敛慢、精度低等难题。该算法具有创新的波形设计和迭代优化策略,显著提升了相控阵雷达在复杂条件下的目标跟踪性能,为雷达目标跟踪技术的发展提供了新的思路和方法,具有较高的理论价值和实际应用前景。
文摘星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)在轨处理技术对提升遥感应用效率至关重要,能解决传统模式下星地数传带宽瓶颈和数据处理延迟问题,在军事侦察、灾害应急监测等领域意义重大。然而,现有在轨处理硬件系统在功能覆盖和处理复杂任务能力方面存在不足,大多针对单个处理环节或简单任务进行研究,无法满足复杂星载任务需求。本文设计了一种大规模星载SAR处理系统,以应对这些挑战。该系统支持数据预处理、SAR成像、舰船检测、重聚焦、目标识别、几何矫正等多种操作,具备广域舰船检测和广域舰船识别两种复杂功能。通过提出基于多节点协同重构的星载SAR多任务兼容方法,详细设计了系统硬件方案,包括交互主控板、检测板、成像板、识别板等硬件板卡。交互主控板负责数据输入、预处理和分发;检测板实现目标检测、重聚焦等功能;成像板利用专用片上系统(System on Chip,SoC)芯片进行高速SAR成像;识别板完成虚警剔除和目标识别。同时,针对广域舰船检测和识别功能,分别设计了相应的数据流和流水线。在广域舰船检测中,数据经预处理后分发至各板卡,成像后进行目标检测、虚警剔除、动目标定位和几何矫正;广域舰船识别在检测基础上增加重聚焦环节,以实现精准识别。实验采用模拟信号源仿真星载SAR回波数据,对系统功能和性能进行验证。结果显示,SAR成像功能的分辨率、峰值旁瓣比和积分旁瓣比均满足要求,目标检测发现率达93.7%,虚警密度为2.96个/万平方公里。在处理时效性方面,广域舰船检测和识别任务分别达到1∶2和1∶2.5准实时处理水平。综上,该系统处理质量良好,成像速度出色,为星载SAR大规模在轨处理技术发展提供了借鉴。
