分布式窄带雷达系统研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bingjilin1986
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雷达成像正在逐渐成为雷达技术发展的主要趋势。传统雷达系统采用宽带信号来提高距离向精度,随着信号带宽增大,无线电频谱资源日益紧张,为雷达系统的设计带来了极大挑战。论文研究一种窄带成像雷达,可有效减少频谱占用。多部窄带雷达组成分布式雷达系统,对目标区域进行多角度探测,系统对多部雷达的成像结果进行联合处理获得目标更全面的成像信息,克服了单部雷达观测角度小的不足,更好地满足了成像需求。因此对分布式窄带雷达系统进行研究具有重要的意义。论文主要研究分布式窄带雷达系统,分别从窄带多普勒后向投影(Back Projection,BP)成像算法推导,算法仿真分析,仿真误差分析,分布式窄带成像系统构建,小规模实测验证系统搭建等方面对分布式窄带雷达成像展开研究。论文首先深入研究了传统时域宽带BP成像的原理与流程,传统方法依赖大带宽提供高距离向分辨率。针对窄带信号距离向分辨率不足的问题,提出一种利用回波多普勒分辨率的成像算法。该方法通过构造成像数据,并将每一慢时刻采样数据反投影回等多普勒线的方式实现目标成像。对点扩散函数进行分析,推导得出成像转角是影响成像分辨率的主要因素。该成像方法不依赖于雷达发射信号带宽,为获得与宽带信号相比拟的成像分辨率,要求具备较大的观测角度。基于转台模型设计了圆周扫描仿真系统,并对成像的参数设置进行剖析。1.分别配置了单目标与多目标的情形,对不同观测角度下目标成像结果进行归纳与分析;2.该模型对空间目标的成像可行性进行探究,并完成了对空间多点目标的仿真成像;3.实际情形中雷达平台不会总是沿着理想轨迹运行,在雷达平台位置的不同方向添加误差,对存在位置误差情形下的成像进行仿真和分析。设计了分布式窄带雷达成像系统架构,并提出了相应的多普勒BP非相干成像方法。第一,在无误差的理想轨迹情况下,针对点目标与面目标的情形,通过改变雷达数目与运动轨迹对分布式成像进行仿真分析。结果表明采用分布式平台成像可以提高成像区域两维分辨率均匀性,弥补单部雷达观测角度有限的不足;第二,建立了分布式系统内部角度误差与径向位置误差模型。通过在雷达间引入相对运动夹角与圆周运动半径方向的位置误差,对雷达非理想轨迹的成像结果进行了仿真分析。研究并设计了分布式窄带连续波转台成像实测验证系统,对单目标与多目标的情形制定了实测数据采集方案并对实测数据进行成像处理。在雷达沿圆轨迹运动模型下,实测数据处理结果验证了分布式窄带连续波多普勒BP成像算法的有效性。
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