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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

本站小编 Free考研考试/2022-01-03

全英汇,
高霞,,
沙明辉,
陈侠达,
李亚超,
邢孟道,
岳超良
西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室 西安 710071
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

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被引次数:0
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

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

Yinghui QUAN,
Xia GAO,,
Minghui SHA,
Xiada CHEN,
Yachao LI,
Mengdao XING,
Chaoliang YUE
National Key Laboratory of Radar Signal Processing, Xidian University, Xi’an 710071, China
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
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。
关键词:捷变频联合正交频分复用雷达/
参数估计/
高速多目标/
EM算法
Abstract:Parameter estimation is very important for radar to detect and recognize targets. In this paper, a high speed multi-target parameter estimation method for Frequency Agility-Orthogonal Frequency Division Multiplexing(FA-OFDM) radar based on Expectation Maximization(EM) algorithm is proposed. Firstly, a promising idea is to combine narrowband Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) signals and frequency agility, multiple subcarriers that frequency hopping randomly are simultaneously transmitted within each pulse width. Then, all echoes of a single pulse are compressed and sparsely reconstructed to achieve 1-demension high range resolution. Subsequently, the high resolution range of multiple targets at each pulse time are obtained to constitute the observation data, and Gauss mixture model is established. EM algorithm is applied to estimate the parameters of the model and the range and velocity of multiple targets. Also, multiple time-range lines are fitted at the same time, and the slope of the line corresponds to the velocity of the target, as well as, the vertical intercept of the line corresponds to the initial range of the target, separately. Finally, the influence of the Signal-to-Noise Ratio (SNR) on detection probability and the target velocity on relative error of estimation are analyzed, respectively. Simulations are provided to verify the effectiveness of the proposal.
Key words:Frequency Agility-Orthogonal Frequency Division Multiplexing (FA-OFDM) radar/
Parameter estimation/
High speed multi-target/
Expectation Maximization (EM) algorithm



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https://jeit.ac.cn/article/exportPdf?id=6c43ac71-0954-44ac-bb60-6a36eb8e6272
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