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基于期望最大化算法的捷变频联合正交频分复用雷达高速多目标参数估计

全英汇 高霞 沙明辉 陈侠达 李亚超 邢孟道 岳超良

全英汇, 高霞, 沙明辉, 陈侠达, 李亚超, 邢孟道, 岳超良. 基于期望最大化算法的捷变频联合正交频分复用雷达高速多目标参数估计[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(7): 1611-1618. doi: 10.11999/JEIT190474
引用本文: 全英汇, 高霞, 沙明辉, 陈侠达, 李亚超, 邢孟道, 岳超良. 基于期望最大化算法的捷变频联合正交频分复用雷达高速多目标参数估计[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(7): 1611-1618. doi: 10.11999/JEIT190474
Yinghui QUAN, Xia GAO, Minghui SHA, Xiada CHEN, Yachao LI, Mengdao XING, Chaoliang YUE. High Speed Multi-target Parameter Estimation for FA-OFDM Radar Based on Expectation Maximization Algorithm[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2020, 42(7): 1611-1618. doi: 10.11999/JEIT190474
Citation: Yinghui QUAN, Xia GAO, Minghui SHA, Xiada CHEN, Yachao LI, Mengdao XING, Chaoliang YUE. High Speed Multi-target Parameter Estimation for FA-OFDM Radar Based on Expectation Maximization Algorithm[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2020, 42(7): 1611-1618. doi: 10.11999/JEIT190474

基于期望最大化算法的捷变频联合正交频分复用雷达高速多目标参数估计

doi: 10.11999/JEIT190474
基金项目: 国家自然科学基金(61303035, 61772397),中央高校基本科研业务费专项资金,西安电子科技大学研究生创新基金
详细信息
    作者简介:

    全英汇:男,1981年生,博士,教授,研究方向为雷达信号处理,主动波形对抗

    高霞:女,1996年生,硕士生,研究方向为雷达信号处理

    沙明辉:男,1986年生,博士生,研究方向为雷达抗干扰和信号处理

    陈侠达:男,1995年生,硕士生,研究方向为雷达信号处理

    李亚超:男,1981年生,博士,教授,研究方向为雷达成像和实时信号处理

    邢孟道:男,1981年生,博士,教授,研究方向为雷达成像和实时信号处理

    岳超良:男,1979年生,硕士,研究方向为雷达信号处理

    通讯作者:

    高霞 2636897970@qq.com

  • 中图分类号: TN957.51

High Speed Multi-target Parameter Estimation for FA-OFDM Radar Based on Expectation Maximization Algorithm

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61303035, 61772397), The Foundation Research Funds for Central University, The Innovation Fund of Xidian University
  • 摘要:

    参数估计对雷达的目标检测和识别有着重要的意义。该文提出了一种基于期望最大化(EM)算法的捷变频联合正交频分复用(FA-OFDM)雷达高速多目标参数估计方法。首先,将窄带正交频分复用(OFDM)信号与传统捷变频雷达相结合,在每个脉冲宽度内同时发射多个载频随机跳变的子载波。然后,对单个脉冲内所有子载波的回波进行脉冲压缩和稀疏重构处理,得到1维高分辨距离。进一步地,将多个目标在不同脉冲时刻的高分辨距离信息构成观测数据,建立混合高斯模型。采用EM算法对模型参数和多个目标的距离、速度进行估计,并同时拟合多条时间-距离直线。直线斜率对应目标速度,直线纵轴截距对应目标初始距离。最终,分别分析了信噪比(SNR)对检测概率以及目标速度对相对估计误差的影响。仿真实验验证了所提算法的有效性。

  • 图  1  FA-OFDM雷达发射信号示意图

    图  2  基于EM算法的高速多目标参数估计方法的流程图

    图  3  单目标仿真结果

    图  4  多目标仿真结果

    图  5  信噪比对检测概率的影响

    图  6  目标速度对估计误差的影响

    表  1  仿真参数

    参数数值参数数值
    脉冲宽度4 μs脉冲重复频率25 kHz
    信号带宽24 MHz采样频率48 MHz
    子载波个数64中心载频14 GHz
    跳频总数128跳频带宽20 MHz
    脉冲总数64信噪比–12 dB
    目标距离[3994,4001,4006] m目标速度[600,1220,5800] m/s
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-27
  • 修回日期:  2020-03-17
  • 网络出版日期:  2020-04-17
  • 刊出日期:  2020-07-23

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