基于方位和多普勒频移的目标机动检测方法研究
机载多普勒频移的递推及相移检测

摘 要 :在 机 载 站 飞行 方 向 前 方 某 一 距 离 处 的 多普 勒 频 移 能 够 通 过 递 推 计 算 的 方 法 由 站 点 当前 位 置
处 的 相 位 测 量 结 果 而被 直 接 确 定 。 首 先 , 基 于 平 面 几 何 关 系, 由机 载 平 台 匀 速 运 动 时 各 个 几 何 变 量 的 运 动
短, 所检 测 的 信 号 波 长 较 长 , 则 递 推 频 移 的 测 量 误 差 可控 制在 十 几 赫 兹 之 内 。
关 键 词 :多普 勒 频 移 ; 递 推 法 ;相 差 定位 ;无 源 定 位 ;机 载 遥 感
中图分类号 : T N9 5 8 . 9 7 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2 — 2 3 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 2 8 1 — 0 4
a nd r a di a l di s t a n c e a t c ur r e n t pos i t i on, c an be de r i ve d a c c or di ng t O t he ki ne t i c c h a r a c t e r i s t i c of ge om e t r i c p a —
Re c u r s i o n a n d Ph a s e S h i f t De t e c t i o n o f Ai r b o r n e Do p p l e r S h i f t
YU I ao
( No .5 1 Re s e a r c h I n s t i t u t e o f C ET C,S h a n g h a i 2 0 0 2 3 3 ,C h i n a)
雷达机动目标跟踪技术研究

雷达机动目标跟踪技术研究1.1 课题背景及目的目的跟踪效果实践上就是目的形状的跟踪滤波效果,即依据传感器已取得的目的量测数据对目的形状停止准确的估量[1]。
它是军事和民用范围中一个基本效果,牢靠而准确地跟踪目的是目的跟踪系统设计的主要目的。
在国防范围,目的跟踪可用于反弹道导弹的进攻、空防预警、战场区域监视、准确制导和高空突防等。
在民用范围,那么用于航空和空中交通控制、机器人的路途规划和阻碍规避、无人驾驶车的跟踪行驶、电子医学等。
作为迷信技术开展的一个方面,目的跟踪效果可以追溯到第二次世界大战的前夕,即1937年世界上出现第一部跟踪雷达站SCR-28的时分。
之后,许多迷信家和工程师不时努力于该项课题的研讨,各种雷达、红外、声纳和激光等目的跟踪系统相继失掉开展并且日趋完善。
运动目的的机动会使跟踪系统的功用好转,对机动目的停止跟踪是人们多年来不时关注的效果。
随着现代航空航天技术的飞速开展,机动目的在空间飞行的速度、角度、减速度等参数不时变化,使得目的的位置具有很强的相关性,因此,提高对这类目的的跟踪功用便成为越来越重要的效果,迫切需求研讨更为优越的跟踪滤波方法。
机动目的的跟踪研讨,已成为当今电子战的研讨热点之一。
明天,精细跟踪雷达不只普遍运用于各类武器控制和各类实验靶场,而且还普遍运用于各种空间探测、跟踪和识别范围,以及最先进的武器控制系统。
跟踪模型和婚配滤波是机动目的跟踪的两个关键局部,机动目的的准确跟踪在过去和如今都是一个难题,最基本缘由在于跟踪滤波采用的目的动力学模型和机动目的实践动力学模型不婚配,招致跟踪滤波器发散,跟踪功用严重下降。
本文将机动目的作为研讨对象,从目的的运动建模和婚配滤波算法入手,提出或修正跟踪算法,从而完成对机动目的的准确跟踪。
1.2 机动目的跟踪技术及其开展状况目的机动是指运动当中的目的,其运动方式在不时地发作变化,从一种方式变化为另一种方式,目的的运动能够从匀速到变速,也能够送直线到转弯,它的运动方式并不会从一而终。
窄带、宽带雷达机动目标检测技术研究

窄带、宽带雷达机动目标检测技术研究窄带、宽带雷达机动目标检测技术研究摘要:雷达是一种广泛应用于军事、航空、航海等领域的无线电波传感器。
机动目标检测是雷达技术中的一个重要任务,其应用涵盖了敌方机动目标识别、导航辅助以及避障系统等。
本文立足于窄带和宽带雷达技术,探讨了机动目标检测方面的一些关键技术和研究现状,包括回波信号处理、目标特征提取以及目标分类等。
通过比较窄带和宽带雷达的优势和劣势,旨在为机动目标检测技术的进一步发展提供参考。
1. 引言在雷达技术中,机动目标检测是一个常见且关键的任务。
由于机动目标的多样性和复杂性,现有的检测算法往往无法满足对机动目标的准确检测要求。
因此,针对机动目标的检测技术研究变得尤为重要。
2. 窄带雷达机动目标检测技术窄带雷达具有较窄的频率带宽,其利用回波信号的频率特性进行目标检测。
在机动目标检测中,窄带雷达通过对回波信号的频率进行分析,发现目标产生的频率变化,从而实现目标检测。
然而,由于窄带雷达信号的频率特性受多种因素影响,如目标速度、自身运动和多普勒效应等,因此其目标检测的准确性较低。
3. 宽带雷达机动目标检测技术宽带雷达是近年来发展起来的一种新型雷达技术,其具有较宽的频率带宽。
宽带雷达在机动目标检测中,通过分析回波信号的幅度和相位信息,提取目标的特征,并利用算法对目标进行识别和分类。
相比于窄带雷达,宽带雷达能够提供更多的目标信息,因此目标检测的准确性更高。
但同时,宽带雷达由于其复杂的信号处理流程,其计算复杂度和能耗较高,因此在实际应用中存在一定的局限性。
4. 机动目标检测关键技术研究无论是窄带雷达还是宽带雷达,机动目标检测都面临着一些关键技术挑战。
首先,回波信号处理是机动目标检测的基础,其旨在去除杂波干扰、增强目标信号,并提取目标特征。
其次,目标特征提取是关键环节,通过分析回波信号的幅度、相位和频率等特征,实现对机动目标的识别和分类。
最后,目标分类是机动目标检测的核心,通过对目标特征的分析和比对,判断目标的类型。
多普勒雷达测速

多普勒雷达多普勒雷达测速是一种直接测量速度和距离的方法;在列车上安装多普勒雷达,始终向轨面发射电磁波,由于列车和轨面之间有相对运动,根据多普勒频移效应原理,在发射波和反射波之间产生频移,通过测量频移就可以计算出列车的运行速度,进一步计算出列车运行的距离;克服了车轮磨损、空转或滑行等造成的误差,可以连续测速、测向和定位;多普勒效应当发射源或接收者相对介质运动时,接收者接收到的电磁波的频率和发射源的频率不同,这种现象被称为多普勒效应;物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化;在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高蓝移;在运动的波源后面,产生相反的效应;波长变得较长,频率变得较低红移;波源的速度越高,所产生的效应越大;根据光波红/蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度;多普勒效应,介质中波速为c则假设原有波源的波长为λ,频率为f1当波源静止不动Vs=0,观察者以V0相对波源移动向波源方向2当观察者静止不动V0=0,波源以Vs相对观察者移动向观察者方向3当波源移动速度为Vs,观察者移动速度为V0,相对运动,此时介质中的波长和观察者接收到的波的个数都有变化多普勒雷达的测速原理多普勒雷达法利用多普勒效应测量列车运行速度;在车头位置安装多普勒雷达,雷达向地面发送一定频率的信号,并检测反射回来的信号;由于列车的运动会产生多普勒效应,所以检测到的信号其频率与发送的信号频率是不完全相同的;如果列车在前进状态,反射的信号频率高于发射信号频率;反之,则低于发射信号频率;而且,列车运行速度越快,两个信号之间的频率差越大;通过测量两个信号之间的频率差就可以获取列车的运行方向和即时运行速度,对列车的速度进行积分就可得到列车的运行距离;多普勒雷达的测速原理雷达发射电磁波的频率为F,在介质中的传播速度为c,发射角为a1, 当雷达以速度V平行于反射面运动反射面静止,则在反射面接收到的波频率为f1而此时反射面把波反射回去,相当于波源静止,雷达接收反射回来的波, 相当于观察者平行反射面速度为V,由于雷达的运动,入射角为a2,则雷达接收到的波频率为f2多普勒雷达的测速原理发射波与接收波的频移为由于雷达运动的速度V远远小于电磁波的速度c,可以近似认为入射角a2=a1,则频移将上式展为泰勒级数,并舍去高次项,可得也就是说,发射波与入射波之间的频移fr与雷达的速度V沿发射波方向的分量的大小成正比;如果发射角a1固定,则频移fr就是与雷达速度V成正比,只要测量出频移fr 的值,就可以计算出雷达的运动速度V误差来源•为了简化计算,减少处理难度,一般都会取简化后的公式来计算,然而,由于简化公式是通过舍入的方法进行简化得,简化公式与原公式之间存在一定误差, 这样在使用简化公式之前就要先考虑这个误差对计算的影响;•列车运行的过程中,由于轨面不平整或其他原因,列车会产生振动,但列车的振动基本上都是车体的高频上下小幅度运动•多普勒雷达速度传感器的安装误差也会对测速有一定的影响;理想情况下, 多普勒雷达发射电磁波的方向在列车速度方向的纵轴面上,且与水平面成a角度;但是由于安装误差,电磁波的发射方向会与预定的方向有一定的偏差;惯性导航系统惯性导航系统INS是一种典型的独立定位技术;它与电磁辐射、地球磁场等辐射能量都无关,是建立在牛顿经典力学基础上的;牛顿经典力学认为,一个物体在不受到外力的作用时,保持静止或者匀速直线运动;而且物体的加速度是与所收到的外力成正比的;加速度的积分是速度,依着这个思路,如果我们能够获得运动物体的加速度,进而也能获得这个物体的速度和位置信息;INS系统的优点是:它的定位过程不需要磁罗盘,也不需要专用地图匹配;系统的精度几乎完全由组成系统的各元件精度决定;并且在短时问它能够保持较高的精度;但是它的系统精度主要取决于惯性测量器件陀螺仪和加速度计,导航参数的误差随时间而积累,因而不适合长时间的单独导航;惯性导航系统组合惯性力的作用促使传感器产生变化,这个变化量与加速度值有关;同时变化量导致传感器将其转化为电压的变化,通过测量电压的变化间接的得到加速度值;根据一个高速旋转的物体,它的旋转轴在不受到外力的影响时是不会发生改变的原理;模拟一个导航坐标系,获取方位和角速度信息;完成导航计算和平台跟踪回路中指令角速度信号的计算;刚才分析了几种多普勒测速误差,那对于误差有没有什么改进措施城轨定位方法研究P30詹纳斯配置能有效的减少多普勒雷达测速的振动误差在列车底中线上紧挨着安装两个多普勒雷达,安装的方向是相反的,设列车前进方向发射电磁波的雷达为前雷达,相反方向的为后雷达,前后雷达分别向列车前进方向及反方向各发一束电磁波,并计算它们的频差。
基于多普勒频率变化率和方位的机动目标无源跟踪算法

基于多普勒频率变化率和方位的机动目标无源跟踪算法王骏;吕昆峰;刘梅【摘要】对于具有频率和方位角测量能力的雷达系统而言,多普勒频率变化率中包含目标的距离信息.将多普勒频率变化率这一测量,和方位角测量进行联合观测,在一定条件下能提高对目标的跟踪精度.分析了方位角和多普勒频率联合跟踪时,目标的可观测性问题,提出了一种基于交互式多模型和无迹卡尔曼滤波的机动目标跟踪算法,并对该算法进行了仿真分析,仿真结果表明,该算法可以有效利用方位测量和多普勒频率变化率测量,实现对机动目标的跟踪.【期刊名称】《指挥控制与仿真》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】8页(P38-44,56)【关键词】交互式多模型;多普勒频率变化率;无迹卡尔曼滤波;机动目标跟踪【作者】王骏;吕昆峰;刘梅【作者单位】中国电子科技集团公司第二十九研究所, 四川成都 610036;哈尔滨工业大学电子与信息工程学院, 黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学电子与信息工程学院, 黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】E911;TN966随着科技发展和电子战技术的不断升级,无源定位技术越发受到人们的重视,观测平台利用目标自身辐射信号或者所反射的其他辐射信号对目标进行定位的技术有了长足的发展[1]。
目前单站无源定位跟踪比较成熟的方法是纯方位法,但该方法要取得良好观测效果,对观测平台的运动形式有一定的限制,目标的高速机动将增加定位跟踪难度[2],而且角度测量与目标运动参数的非线性关系使得纯方位目标跟踪问题具有较大的难度[3]。
对于具有频率测量能力的雷达系统而言,由于多普勒频率变化率中包含距离信息,因此通过引入多普勒频率变化率这一测量,将其和方位角联合观测,在一定条件下能较大提高对目标的跟踪精度。
此外,对于机动目标而言,由于其运动状态变化,使用基本的跟踪方法容易丢失目标,因此应当使用适应机动目标的跟踪方法[4]。
经典的机动目标跟踪方法有机动检测类跟踪算法以及自适应跟踪算法,其中基于交互式多模型的机动目标跟踪方法具有较好的实用水平。
纯方位跟踪时利用方位变化规律检测目标机动问题

纯方位跟踪时利用方位变化规律检测目标机动问题
赵海彬;郑磊
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2015(000)006
【摘要】针对纯方位跟踪中目标变向变速机动导致方位信息可能出现的非平滑变化,首先推导出观测平台与目标均匀速直航时目标方位变化的准确规律,运用最小二乘估计法选取了模型参数并设定了阈值的大小,并设计出具体的算法流程,通过仿真计算,对本算法的可行性进行了验证。
结果表明,方位变化规律作为目标机动检测的证据具有一定的可行性,但在一些特殊的态势下,检测灵敏度不高,并对这些态势时行了分析。
【总页数】4页(P41-43,47)
【作者】赵海彬;郑磊
【作者单位】海军潜艇学院,山东青岛 266042;海军潜艇学院,山东青岛266042
【正文语种】中文
【中图分类】TJ761.3
【相关文献】
1.一种解决纯方位跟踪问题的新的最小二乘模型 [J], 罗浩;赵厚奎;杨津骁
2.纯方位跟踪问题研究及算法性能 [J], 李晨;韩崇昭;娄越;朱洪艳
3.基于方位线性预测的远距离目标机动检测方法 [J], 潘新祥;刘凯
4.基于方位和多普勒频移的目标机动检测方法研究 [J], 张选东;徐继国
5.基于时延的水中目标纯方位跟踪算法 [J], 曲毅;刘忠;屈津竹
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含有基于多普勒频移的制导滤波算法研究

点 1 。本文 以装 有 MMV( 毫米 波雷达 ) I T( 外搜索 与 和 RS 红
跟踪系统 ) 种导弓头的导弹制 导过程为例 , 踪滤波过 程 两 I 对跟 进行研究和分析 。 在跟踪滤 波过程 中 , MV的测量值 主要是 目标 的距 离 、 M 方位 角、 俯仰角和多普勒频移 ; S 的澳量值 主要是 目 的方 I T 0 R 标 位 角和俯仰 角 。弹载 M MV和 IS 存在各 自的安装 角度并且 RT
精确地完成制导 。
关键词 : 器; 传感 数据融合; 滤波; 多普勒频移
D :037 /i n10 -3 1 0 1 807 文章编号 :0 28 3 (0 10 2 20 文献标识码 : OI1 . 8 .s. 28 3 . 1. . 7 js 0 2 0 6 10 .3 12 1 )80 3-4 A 中图分类号 : P 9 T 31
C m u n ier gadA piain 计算机工程 与应用 o p  ̄r gnei n p l t s E n c o
含有基于 多普勒频移 的制 导滤波算法研究
王 谦, 周德云, 陈出新
Ⅵ NG a , HO De u , H N C u i Qi Z U y n C E h xn n
Absr c : A l r g a g rt m t p lr s i n me s r me t e u t n o MV / T g ia c a e n d t u i n i ta t i en f t i loi h wi Do p e h f i a u e n q a o s f r M h t i I RS u d n e b s d O aa f s s o p e e t d i i w f t e t e s r ’d t ci g p o e t s h o o si - o e MM V I T u d n e i o sr ce d s u r s n e n v e o wo s n o s h ee t r p ri . e f w f mi l b r n eT l se n /RS g i a c s c n tu td a i - n m l td T e r s l s o t a e ta k n r c so s mp o e d t e p o e s o u d n e i c mp ee y t i a g r m. ae . h e u t h w h t t r c i g p e ii n i s h i r v d a r c s f g i a c s o l td b h s l o i n h h t Ke r s s n o ; t u i n; l r g; p lr s i y wo d : e s r d a f so f t i a i e n Do p e h f t
单脉冲比相法测角代码

单脉冲比相法测角代码简介单脉冲比相法测角是一种常用于雷达系统中的测角方法。
它通过对接收到的信号进行处理,得到目标的方位角信息。
本文将介绍单脉冲比相法测角的原理,并给出相应的代码示例。
原理单脉冲比相法测角基于多普勒效应和方位解析原理。
当雷达系统接收到来自目标的回波信号时,由于目标相对于雷达天线的运动,回波信号会发生多普勒频移。
通过分析回波信号中的多普勒频移信息,可以推导出目标相对于雷达天线的方位角。
具体来说,单脉冲比相法测角主要包括以下几个步骤:1.接收信号预处理:对接收到的信号进行滤波和放大等预处理操作,以提高信噪比和增强目标信号。
2.脉冲压缩:将接收到的宽带脉冲信号进行压缩,以提高距离分辨率。
3.多普勒频移估计:通过对压缩后的信号进行频谱分析,得到回波信号的多普勒频移信息。
4.相位比较:将多普勒频移信息与参考信号进行相位比较,得到目标相对于雷达天线的方位角。
代码示例下面是一个简单的单脉冲比相法测角的代码示例:import numpy as np# 接收信号预处理def preprocess(signal):filtered_signal = signal # 假设已经进行了滤波操作amplified_signal = filtered_signal * 10 # 假设已经进行了放大操作return amplified_signal# 脉冲压缩def pulse_compression(signal):compressed_signal = np.fft.ifft(np.fft.fft(signal) ** 2)return compressed_signal# 多普勒频移估计def estimate_doppler_shift(signal):spectrum = np.fft.fftshift(np.fft.fft(signal))doppler_shift = np.argmax(spectrum) - len(signal) / 2return doppler_shift# 相位比较def phase_comparison(doppler_shift, reference_phase):angle = np.arctan2(np.imag(doppler_shift), np.real(doppler_shift)) - refer ence_phasereturn angle# 测角主函数def angle_measurement(signal, reference_phase):processed_signal = preprocess(signal)compressed_signal = pulse_compression(processed_signal)doppler_shift = estimate_doppler_shift(compressed_signal)angle = phase_comparison(doppler_shift, reference_phase)return angle# 测试代码if __name__ == '__main__':signal = np.random.randn(1024) # 模拟接收到的信号reference_phase = np.pi / 4 # 参考相位angle = angle_measurement(signal, reference_phase)print("目标方位角为:", angle)在上面的代码示例中,我们定义了几个函数来实现单脉冲比相法测角的各个步骤。
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( .h n 2 3 f L S n a5 2 l : 1 e i9 7 0o P A, a y 7 0 6 T u t
2 J n s uo t nReerh ntueLay n ag2 2 0 , hn ) .i guA tmai sac stt, i u g n 2 06 C ia a o I i n
船的运动模 式包 括先变深后变 向运动 、先变 向后变深
运 动和同时变深变 向运动 。
需要挖掘所有 可利用传感器信息 ,找到适合远距
离且能够较快检测 出 目标机动 的信息源 和检测方法 。 通过对 目标辐射源进行频谱分析 ,发现无论是水 面舰 艇还是潜 艇 ,它们 的辐射 噪声 在低频 段 内的线谱 [ Z l 谱 功率很大 ,有很高 的强度和稳定度 。同时 ,由于线谱 多集 中在低 频段P,在传播过程 中的衰减较 小 。因此 l 在线谱检测过程 中, 目标 与观测器存在径 向运动 时 , 当 会产生多普勒频移 。本文结合方位 、多普勒频移量测 系统 的可 观测程 度高 、不需要本艇机 动的特点 【,给 4 】
第3 3卷
第 2期
பைடு நூலகம்
拍挥 控制 与仿 真
Co mma d Co to & S mu a i n n n l i lt o
VOl3 N o. -3 2 A pr 01 .2 1
2 1年 4 01 月
文章编号 :17 .8 92 1)20 8 -3 6 33 1(0 o .0 1 1 0
基 于 方 位 和 多 普 勒 频 移 的 目标 机 动 检 测 方 法 研 究
张选东 。 ,徐 继 国
( . 军 9 7 0部队装备部 ,海南 三亚 5 2 1 ;2江苏 自动化研究所 ,江苏 连云港 1 解放 23 706 . 220 2 0 6) 摘 要 :研 究 目标在机动前后均做 匀速直线运动 ,在某一时刻做 折线机动的机 动 目标跟踪检 测问题 。根据被动观 测 器测得 目标方位和 多普勒频移信息 ,结合方位 、多普勒频移测量条件下 目标跟踪 的特 点,建立了基 于方位和 多 普勒频移的要 素解算模 型 ,提 出了基 于要 素解算结果的机动检 测方法 ,给 出了机动 时刻 的估计算法 ,并进行 了仿 真计算 ,验证 了此方法的有效性。 关键 词 :方位 ;多普勒频移 ;机 动检 测 ;机动时刻估计 中图分类号 :T 2 4. P 7+ 2 文献标 识码 :A D : 03 6  ̄i n17 .8 9 0 1 203 OI 1.99 .s.6 33 1. 1 . . s 2 0 2
Ab t a t Be we n t i e r s r c : t e wo 1 a t n y c a g n Sc u s rv l c t t et r e Sa s me t o a d m sa t o n mo i sb h n i g i o re o eo i h a g t s u d a mer n o i t n o t y. i s n t s th wi .On t e a i f t g t b a ig n o p e h f i f r t n me u e y p s i e o s r ai n lme t c h b ss o a e e rn s a d d p lr s it n o ma i a r d b a sv b e v t ,ee n s r o s o c l u ai g mo e a e n t e o in a i n a d d p e h f Se tb ih d h r p s d r cp o a n e v rd tc i g a c lt d lb d o h re t t n o p rs i i sa l e .t e p o o e e i r c lma u e ee t n s o t s n mo e est e d t c in t e e d o h h a trsis o a k n a g ta d t e r s l fee n s c lu a i g d Ig t h e e t i d p n n t e c a ce i c ft c i g a t r e h e u t o lme t ac l n . o me r t r n s t La g mo n f mua i n r t d e . n a i a et emeh d wh t Sa al blt. r ea u t e lt sa es u id a d v l t I o o d } t o a v i i y i a i K e r s b ai g ; o p e h f; n u e ee t g ma e v rt si t n y wo d : e rn s d p lrs i ma e v r tc i ; n u e mee t t d n i ma i o
Re e r h o r e a e v r tci gM eh d s ac nTa g t M n u e e t to De n
Ba e n Be ig n p lr h f s dO a n s dDo p e i r a S t
ZHANG a - o g . Xu n d n XU ig o J-u
目前 ,目标机动检测方 面的研究 主要是 基于纯方 位信息 L和连续 方位距离信息展 开的 ,而以上两种 方 1 】 法在处理远距离态势下 的机动检测效果显得有所不 足
[1 1
,
型 ,舰船 目标 的运动模式包括 目标 圆弧运动及分段变 速变向直线运 动等。对 于变深变 向机动类型 , 目标舰