調(diào)頻編碼雷達高精度測距測速技術研究.pdf

1、調(diào)頻編碼雷達為一種新型的高距離分辨率雷達，具有作用距離大、瞬時帶寬低和抗干擾性能強等優(yōu)點。針對調(diào)頻編碼雷達進行高精度測距測速算法的研究對于在該種雷達上完善和改進后續(xù)的目標成像、目標識別和目標跟蹤等研究具有重要意義。因此，本文圍繞調(diào)頻編碼雷達信號的距離和運動參數(shù)估計問題，開展了如下幾個方面研究工作:
　　(1)深入研究調(diào)頻編碼雷達的回波信號模型，對實際雷達信號處理過程中的下變頻、采樣、匹配濾波和帶通濾波等過程進行了模擬。最終得到調(diào)頻

2、編碼雷達回波信號的離散形式數(shù)學模型。
　　(2)為了得到高精度的測距測速結(jié)果，本文提出利用最大似然估計法(maximum likelihood estimation，MLE)對調(diào)頻編碼雷達信號進行距離和運動參數(shù)估計，并對似然函數(shù)在線性步進、隨機編碼和Costas編碼的載波跳頻圖案下的不同的分布特性進行了分析與對比。為了對所提出算法的性能進行評價與分析，本文對基于調(diào)頻編碼信號的距離、速度和加速度估計的克拉美—羅下限進行了詳細推導。此

3、外，本文還討論了不同載波跳頻圖案對克拉美—羅下限的影響，從理論的層面上分析了調(diào)頻步進信號與調(diào)頻編碼信號的性能差別。通過仿真對比證明最大似然估計法的估計性能能夠達到理論最佳值。
　　(3)針對最大似然估計法存在搜索范圍大、計算復雜和估計精度與計算量之間的相互矛盾的問題，本文首先提出利用距離走動多項式擬合法獲得運動參數(shù)的粗估計值，以減小最大似然估計法的搜索范圍。隨后，結(jié)合快速傅里葉變換(fastFourier transform，F(xiàn)F

4、T)與ChirpZ變換(ChirpZ transform，CZT)方法對似然函數(shù)計算過程進行化簡，將最大似然估計法對距離、速度和加速度的三維搜索降階為速度和加速度二維搜索與一次FFT運算或CZT運算。此外，為解決最大似然估計法的估計精度與計算量之間的矛盾，本文用牛頓迭代法求取似然函數(shù)的最大值，將對距離、速度和加速度的三維搜索過程轉(zhuǎn)化為計算量小且固定不變的迭代過程。最后，通過設計一種聯(lián)合估計算法將這三種算法有機地結(jié)合在一起，大大減少了最大