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TR-R2多站雷達系統(tǒng)的近程應(yīng)用分析與仿真

作者: 時間:2010-12-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文將寬帶FMCW發(fā)射波形引入近程多站,利用FMCW信號的高分辨率特點,了近程的目標定位,提出了利用回波信號頻譜估計細柱狀目標長度的方法,并導出了計算目標長度的解析公式.速度矢量在目標探測與中,尤其是在近程目標的識別中具有重要的意義.本文首次中目標速度的測量方法并給出了算法公式.文中對系統(tǒng)性能進行了較全面的分析與.
  關(guān)鍵詞:多基地;調(diào)頻連續(xù)波;系統(tǒng)分析

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/156820.htm

Analysis and Simulation for the Short Range Application of TR-R2 Multistatic Radar System

WEI Chong-yu,XU Shan-jia,WANG Dong-jin
(University of Science Techndogy of China,Hefei 230027,China)

  Abstract:The FMCW is introduced into short range TR-R2 multistatic radar system and an analysis is given,for locating the geometric center of a thin cylindrical target in short range using the high resolution of the wideband FMCW signal.A method and its analytical expressions for calculating the length of the target using echo spectrum are presented.Target velocity measurement is of important significance for target detection and analysis,especially for recognizing a target in short range.In this paper,an algorithm for measuring target velocity with TR-R2 system is analyzed for the first time,and formulae for the calculation of velocity are shown.System performances are discussed and simulated with the present algorithm.
  Key words:multistatic radar;FMCW;system analysis;simulation

一、引  言
  多站雷達具有許多適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭環(huán)境的獨特優(yōu)點,所以近年來重新獲得人們的重視.然而,以往這方面的研究[1~3]大都是針對遠程.對多站雷達近程的研究很少.對于那些目標密度低,目標形狀簡單(一般為細柱狀),但要求系統(tǒng)反應(yīng)速度快的近程場合(作用距離在3km以內(nèi)),怎樣高速地對目標幾何中心定位,分析目標特性并估計目標尺寸;如何分析系統(tǒng)對目標的探測精度;多站系統(tǒng)該如何布局等等,都是尚未很好研究的實際問題.本文將分析TR-R2多基地雷達系統(tǒng)的近程應(yīng)用.
  高線性度FMCW發(fā)射波形具有高分辨率特點,雷達系統(tǒng)采用寬帶高線性度FMCW發(fā)射波形時能夠?qū)崿F(xiàn)對目標的高精度定位.但單純的FMCW信號會發(fā)生嚴重的時延和頻移耦合,從而使FMCW信號不能發(fā)揮應(yīng)有的效能.同時這種信號的匹配濾波也會因多卜勒失真而變差.當目標速度v<0.1c/TB(c為光速,T為信號時寬,B為信號帶寬)時,這種影響可以忽略[4],然而,對于大時寬帶寬信號(如時寬1ms,帶寬500MHz),且目標速度較高時,上述條件一般不再滿足.另外,單頻脈沖是一種簡單的發(fā)射波形,其信號處理容易,頻移測量精度高且與時延不發(fā)生耦合,很適合于用來測量目標速度.為此本文將FMCW信號與單頻脈沖信號兩者的優(yōu)點結(jié)合起來,采用兩種波形交替發(fā)射,對目標回波綜合處理的辦法完成時延與頻移的解耦,從而構(gòu)成了一種能充分發(fā)揮FMCW信號效能,同時實現(xiàn)高精度定位與測速的新方法.系統(tǒng)發(fā)射信號的頻率關(guān)系如圖1所示.

t56.gif (1198 bytes)

圖1 發(fā)射頻率變化規(guī)律

  在0-T1時段內(nèi)系統(tǒng)發(fā)射單頻脈沖,完成多卜勒頻移測量.在T1-T時段內(nèi),系統(tǒng)發(fā)射高線性度FMCW信號,接收機根據(jù)0-T1時段的頻移測量,在回波信號中扣除頻移影響,完成時延的高精度測量,實現(xiàn)目標幾何中心定位,而后利用回波譜寬估算細柱狀目標長度,并求出目標速度矢量.
  文中假定測量周期T在ms量級,在這段時間內(nèi)近似認為目標速度是不變的.同時考慮系統(tǒng)的實時性要求,本文將不討論目標細節(jié)的識別,而是根據(jù)近程環(huán)境特點僅僅估計細柱狀目標長度.文中所采用的算法也都是能一次完成計算的解析算法.

二、幾何中心定位算法
  多站系統(tǒng)的幾何布局如圖2所示.在T1-T時段內(nèi),t時刻的發(fā)射頻率為

νT=ν0+kt (1)

t時刻經(jīng)目標幾何中心到達Si的信號頻率為

g57-1.gif (555 bytes) (2)

式中RT,Ri分別為目標幾何中心與ST及Si的距離,k為FMCW線性調(diào)頻的速率.t時刻直達Si的信號頻率為

g57-2.gif (417 bytes) (3)

RTSi為發(fā)射機直達Si的距離.假設(shè)已根據(jù)0-T1時段測出的目標多卜勒頻移,并在式(2)、(3)中扣除了該頻移的影響.這時,Si對νTSi與νTOSi進行相關(guān)處理,求得頻差νdi

g57-3.gif (790 bytes) (4)

t57-1.gif (1447 bytes)

    • 圖2 多站雷達系統(tǒng)布局

      t57-2.gif (1103 bytes)

      圖3 多站系統(tǒng)的收發(fā)頻率關(guān)系


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