西安电子科技大学硕士学位论文LFMCW雷达多目标检测算法研究姓名：宋长哲申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：刘贵喜20070101捅要线性调频连续波（ＬＦＭＣＷ）雷达由于具有无距离盲区、高距离分辨率、低发射功率和良好的低被截获概率等优点，近年来受到广泛关注，成为雷达研究领域的一个重要课题。ＬＦＭＣＷ雷达目标检测问题最终可归结为对差频信号的处理。静止、匀速运动和加速运动三类目标分别对应着正弦信号、线性调频（ＬＦＭ）信号和多项式相位信号（ＰＰＳ）－－－种差频信号模型。各类目标的运动参数信息分别隐含于对应模型信号的参数中。目前对ＬＦＭＣＷ雷达目标检测的研究仍存在不少问题，尤其是复杂噪声背景下的多目标检测。本文对ＬＦＭＣＷ雷达多目标检测算法进行了较为深入的研究。本文主要工作概述如下：１、针对差频信号为正弦信号模型的多目标检测问题，讨论了几种经典的基于ＤＦＴ的频率估计算法，仿真并比较了它们的估计性能；提出了一种适用于各种噪声背景下基于改进遗传算法的新方法。２、针对差频信号为ＬＦＭ信号模型的多目标检测问题，回顾了几种典型时频分析变换，并对Ｒａｄｏｎ－Ｗｉｇｎｅｒ、Ｒａｄｏｎ—ＳＴＦＴ和Ｒａｄｏｎ－Ａｍｂｉｇｕｉｔｙ—ＦＲＦＴ三种多分量线性调频信号检测方法，通过仿真实验分析、比较了它们的检测性能；同时针对基于二阶或高阶矩算法不适用的ＳａＳ噪声背景，引入了分数低阶矩的分析方法，提出了一种基于分数低阶矩的新算法。３、针对差频信号为ＰＰＳ模型的多目标检测问题，本文主要介绍了高阶模糊度函数（ＨＡＦ）和高阶模糊度函数积（ＰＨＡｌ０两种常用的多项式相位变换方法，在此基础上提出了一种基于逐个估计和“ＣＬＥＡＮ”技术的多目标检测算法，它克服了ＨＡＦ和ＰＨＡＦ方法的缺陷，能够对多分量ＰＰＳ进行有效检测。
关键词：线性调频连续波雷达遗传算法时频分析分数低阶矩多项式相位变换ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅＬｉｎｅａｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙ·Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ
ＣｏｎｔｉｎｕｅｓＷａｖｅ（ｕＭＣＷ）ｒａｄａｒ，ｗｉｔｈｉｔｓ
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（ＬＰＤ．ｈａｓｂｅｅｎａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｐｉｃｉｎｔｈｅｒａｄａｒｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄａｎｄａｔｔｒａｃｔｅｄ
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ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ－ｐｈａｓｅｓｉｇｎａｌ（ＰＦＳ）ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｉｓｈｉｄｄｅｎｉｎ
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ｒａｄａｒｔａｒｇｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｏｎｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｔａｒｇｅｔｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｅｘ
ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．Ｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｆＬＦＭＣＷｒａｄａｒｍｕｌｔｉｐｌｅｔａｒｇｅｔｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｍａｉｎｌｙ．
Ｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｉｓｔｈｅｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ：
１．Ｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｔａｒｇｅｔｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｈｅｂｅａｔｓｉｇｎａｌｏｆｗｈｉｃｈｉｓ
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２．ＷｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｔａｒｇｅｔｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｈｅｂｅａｔｓｉｇｎａｌｏｆｗｈｉｃｈｉｓＬＦＭｓｉｇｎａｌ，
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ｏｖｅＬｆｏｒｔｈｅＳｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ—ａｌｐｈａＳｔａｂｌｅ（ＳａＳ）ｎｏｉｓｅｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
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ｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅｇｒｏｕｎｄｅｄｏｎ
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３．Ｗｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔ０ｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｔａｒｇｅｔｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｈｅｂｅａｔｓｉｇｎａｌｏｆｗｈｉｃｈｉｓＰＰＳ．
ｍｅｔｈｏｄｓｂａｓｅｄｏｎＨｉｇｈ－ｏｒｄｅｒＡｍｂｉｇｕｉｔｙＦｕｎｃｔｉｏｎ（ＨＡＦ）ａｎｄ
ＰｒｏｄｕｃｔＨｉｇｈ－ｏｒｄｅｒ
ＡｍｂｉｇｕｉｔｙＦｕｎｃｔｉｏｎ０＇ＨＡＦ）ｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｍａｉｎｌｙ．Ｗｉｔｈｔｈｉｓｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ａｎｏｖｅｌ
ｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｎｅｂｙｏｎｅａｎｄ“ＣＬＥＡＮ”ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｔ
ｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｄｅｍｅｒｉｔｏｆＨＡＦａｎｄＰＨＡＦ，ｃｏｕｌｄｄｅｔｅｃｔｍｕｌｔｉｐｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔＰＰＳ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＬＦＭＣＷｒａｄａｒＧｅｎｅｔｉｃ
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｔｉｍｅ·ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎａｌｙｓｉｓ
ＦｒａｃｔｉｏｎａｌｌｏｗｅｒｏｒｄｅｒｍｏｍｅｎｔＰｏｌｙｎｏｍｉａｌ－ｐｈａｓｅ
ｔｒａｎｓｆｏｒｍ创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果：也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。
本人签名骆盔煎Ｒ期：幽：ｕ笸
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本人签名：导师签名：
丞盘翥溅。日期：盖幽１
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日期：玉盈，ｆ！！堑７第一章绪论第一章绪论１．１ＬＦＭＣ研雷达特点及研究动态连续波（Ｃ啪雷达是一种历史悠久、简单实用、性能优良的雷达工作体制。顾名思义，连续波雷达的发射信号是一种连续波信号。连续波大致分为两种，简单未调制连续波和调制连续波。线性调频连续波（ＬＦＭＣＶＯ雷达属于调制连续波，它通过发射频率随时间变化的电磁波，然后由目标回波与发射信号之间的相位差和频率差来检测目标的径向距离、速度、加速度等信剧１】【２ｌ。它的工作频率从微波、
毫米波一直延展到光。
１．１．１ＬＦＭＣＷ雷达特点大量文献【１ｌ－１６】对ＬＦＭＣＷ雷达的原理及其特点做了详尽的介绍和分析。从中可以将ＬＦＭＣＷ雷达的优点归纳为以下几个方面：（１）发射机功率较低，接收机灵敏度较高ＬＦＭＣＷ雷达的发射信号是线性调频（ＬｉｎｅａｒＦｒｅｑｕｅｎｃｙ—Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ，Ｌ胂ｍ信号（一种超大时宽带宽积信号），所以在同等分辨力的条件下，其平均发射功率比脉冲雷达的峰值功率低很多；接收机灵敏度比具有相同带宽的脉冲雷达高得多。这些特点使ＬＦＭＣＷ雷达便于用固态器件实现，可大大减小发射系统尺寸，从而可靠性得到提高，使ＬＦＭＣＷ雷达具有良好的低被截获（ＬＰＩ）特性【５１１６］。（２）具有很高的距离分辨力和距离检测精度由于发射信号的超大时宽带宽特性，因而ＬＦＭＣＷ雷达可获得很高的距离分辨力和距离检测精度。（３）不存在距离盲区由于ＬＦＭＣＷ雷达发射信号的时宽远大于目标的回波时延，且发射机和接收机是同时工作的，所以和脉冲雷达不同，ＬＦＭＣＷ雷达不存在距离盲区。（４）结构简单ＬＦＭＣＷ雷达工作电压较低，避免了高功率、高压器件的使用，另外信号处理相对简单，可使射频部分结构简化，从而使整个雷达系统比较简单。ＬＦＭＣＷ雷达除了具有上述优点外也存在一些不足，主要表现在以下两个方面：（１）作用距离有限ＬＦＭＣＷ雷达发射机和接收机是同时工作的，由于环形隔离器隔离度的因素，很难做到收发问的完全隔离Ⅲ引。当要求ＬＦＭＣＷ雷达的作用距离增大时，所需信