Алгоритмы декомпозиции многокомпонентных доплеровских сигналов, отраженных от подвижных объектов

• Автор: Евдокимова, Екатерина Олеговна
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ДОПЛЕРОВСКИХ СИГНАЛОВ ДЛЯ КЛАССИФИКАЦИИ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
1.1 Существующие методы выделения признаков для распознавания движущихся объектов на основании доплеровской характеристики..

1.2 Модели доплеровских характеристик микродвижений, представленные в литературе

1.3 Декомпозиция многокомпонентных сигналов

1.4 Выводы

ГЛАВА 2 МОДЕЛИ ДОПЛЕРОВСКИХ СИГНАЛОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ МИКРОДВИЖЕНИЯ

2.1 Аналитический доплеровский сигнал

2.2 Физическая модель микродвижения

2.3 Частотно-временные преобразования

2.4 Выводы
ГЛАВА 3 АЛГОРИТМЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИГНАЛОВ
3.1 Постановка задачи
3.2 Формирование словаря
3.3 Сравнение разрешающей способности словарей
3.4 Алгоритм декомпозиции
3.5 Первичная обработка сигнала
3.6 Выводы

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭХО-СИГНАЛОВ И АЛГОРИТМОВ ДЕКОМПОЗИЦИИ
4Л Экспериментальное исследование доплеровских сигналов при микродвижениях элементов объекта
4.2 Результаты первичной обработки сигналов
4.3 Результаты декомпозиции сигналов
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДАРА ІппоБепТ ІРБ-Нб
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ДЕКОМПОЗИЦИИ В СРЕДЕ МАТЬАВ
ПРИЛОЖЕНИЕ В. АКТЫ О ВНЕДРЕНИИ

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В настоящее время продолжают активно развиваться системы анализа подвижных объектов на основе доплеровских радаров. Благодаря эффекту Доплера, радиолокационный сигнал, отраженный от подвижного объекта, содержит информацию о движении наблюдаемого объекта в направлении на радар, заключенную в спектре доплеровских смещений. Если объект наблюдения движется с постоянной скоростью в направлении радара и достаточно мал, чтобы считать его точечным, спектр доплеровских смещений отраженного сигнала содержит одну компоненту. В этом случае оценка частоты спектральной компоненты позволяет оценить скорость объекта. Дополнительную окраску по частоте спектр эхосигнала получает в результате следующих причин:
- объект наблюдения имеет конечные размеры;
- движение объекта неравномерно относительно радара;
- носитель РЛС подвижен относительно объекта и в зависимости от ракурса на объект его элементы окрашиваются по Доплеру;
- объект наблюдения имеет нежесткую структуру, то есть содержит подвижные составные части.
На приемной стороне, для извлечения информации о движении объекта устанавливают блок обработки принятых сигналов, осуществляющий оценку параметров их доплеровских характеристик, с целью решения задач системы наблюдения. В зависимости от поставленной перед радиолокационной установкой задачи, к блоку обработки предъявляются различные требования.
В работе рассматривается спектр задач, связанных с наблюдением объектов, имеющих подвижные составные части при неподвижном носителе РЛС. Микродвижения объекта обуславливают дополнительную окраску по частоте и многокомпонентную структуру доплеровской характеристики, представленной в частотно-временной области. В литературе, посвященной анализу доплеровских сигналов, широко используются термины, раскрытые ниже [39].
sr(t)=a cos[27r(/0 + fD)t=a cos [2nf0t + (2.1)
где a - амплитуда принимаемого сигнала, f0 - несущая частота радиосигнала, (p{t) = 2%fot - сдвиг фазы принимаемого сигнала, вызванный движением наблюдаемого объекта. После перемножения опорного сигнала в синхронном детекторе 1 получим
sr (Фг (0 = | cos[4tt fy + После прохождения фильтра низких частот (ФНЧ) на выходе канала 1 получим сигнал в виде
/(0 = “cos^). (2.3)
Аналогично, на выходе синхронного детектора 2 - сигнал
(ФЛО = | cos[47r fy + после прохождения ФНЧ принимает вид
ô(0=~|sinP(0- (2-5)
Комплексный доплеровский сигнал на основании (2.3), (2.4), (2.5) выражается через полученные квадратуры / и <
SD (0 = АО + 70(0 = | ехр[- j(p{t) = | ехр[- у 2 тЮ/в ] (2.6)