随机序列频率步进信号分析与处理文献综述

 2022-11-06 10:11

文 献 综 述

一.选题背景

提高雷达的分辨率是现代雷达的一个重要发展向。频率步进雷达是发射一组载频跳变的脉冲串获得大带宽,回波信号为目标的频率响应,只要发射信号带宽足够大,就可以采用逆傅立叶变换孤立目标的散射中心,在发射信号波形带宽不足的情况下,也可以采用现代超分辨谱估计技术,也能孤立目标多散射中心。其主要优点是利用脉冲压缩技术获得距离高分辨率,接收机瞬时带宽可以相对窄小由于每个脉冲重复周期内采用了宽脉冲,因而可以显著降低对数字信号处理硬件的要求。与其它宽带高距离分辨率雷达技术相比,频率步进体制雷达克服了它们的缺点且波形设计灵活,己成为高距离分辨雷达技术的发展趋势【2】

自从提出利用频率步进信号获取距离高分辨的概念开始,国内外研究人员对频率步进雷达技术的波形与参数设计、高分辨成像算法、速度估计与运动补偿、杂波抑制与抗干扰等方面开展了全面的研究,并且取得了丰硕的成果【3】。其中美国的麻省理工学院和海军研究生院在这一领域取得了丰硕的成果。美国海军研究生院的等人对频率步进雷达的波形设计,模糊函数以及速度补偿等问题进行了较为深入的研究。美国马丁公司采用步进跳频信号研制了合成宽带毫米波主动导引头。近年来,我国学者对频率步进雷达也进行了大量的研究,也发表了大量的文章【9】。其中以北京理工大学和西安电子科技大学的研究工作较为有代表性,北理重点研究了频率步进雷达的信号参数设计、距离像抽取、多普勒性能以及调频步进信号等问题。西电主要研究了频率步进信号设计问题,从模糊函数的角度出发,分析了正负频率步进编码信号和 随机跳频信号等改进的频率步进信号波形【4】。调频步进雷达信号的理论是在世纪年代逐渐发展起来的。由于调频步进雷达信号是人们认识到几种高分辨雷达信号的缺陷,并对其加以解决的基础上提出的,相对于频率步进理论的广泛研究,调频步进雷达信号理论研究开始时间晚,研究文献相对较少。但是,其研究工作在近十年来取得了显著的成效【5】

随机信号分析的整个理论基础是由柯尔莫哥和杜布奠定的。它最早起源于人们对物理学的研究,如吉布斯、玻尔兹曼、庞加莱等对统计力学的研究,杜布在1953年出版的《随机过程论》为随机过程发展奠定了基础。在现在社会,信息技术的高速发展及其广泛应用,使信息技术成为当今国际竞争中最重要的战略技术。在这个科技发达时代,信号分析与处理无处不在,在通信、声呐、雷达、图像处理、语言处理、地震信号处理、地质信息处理、生物医学工程、及经济学等已经得到广泛应用的情况下,尤其是在现代通信信号、雷达信号处理过程中,都会涉及到随机信号的处理,这必然会应用到随机信号分析理论这一工具。随机信号分析一般是对采集的信号进行提取、分析、变换、估计与识别等。

模糊函数是对雷达信号进行分析研究和波形设计的有效工具,是雷达信号理论中极为重 要的一个概念。模糊函数最初是在研究雷达分辨力问题 时提出的,并从衡量两个不同距离和不同径向速度目标的分辨度 出发提模 糊函数的定义。要理解检测、估计、模糊与分辨的意义,就必须依赖数学工具对雷达信号进行定量的分析。而研究模糊函数及其性质,是进行雷达信号分析的主要工具【1】。但模糊函数不仅可以说明分辨力,还可以说明测量精度、测 量模糊度以及抗干扰状况等问题。雷达信号的模糊函数与雷达信息的提取紧 密相关,它不仅涉及了雷达的精度,还涉及了雷达的抗干扰、自适应 以及雷 达信号的处理方式【8】

二.频率步进信号简介

增加一个相干脉冲带宽的一种有效的方法是增加一个频率步Delta;f之间的连续脉冲。大Delta;f意味着一个大的总带宽,从而提高范围的变动。频率步进脉冲串是一种有效的方法来实现大的整体带宽,同时保持窄的瞬时带宽。这种方法的一个优点是它允许使用脉冲之间的间隔来调整雷达系统的其他窄带分量的中心频率(例如,相控阵)。频率的步进可以分为未调频的脉冲串以及调制(例如,线性调频脉冲)脉冲串。

1.频率步进调频脉冲串

步进频率:

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