基于分数阶LMS的线性调频连续波雷达自干扰抑制技术研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sxdinfo958
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
线性调频连续波(LFMCW)雷达被应用于汽车防撞、地下管道铺设、靶场测距、海军战术雷达、扫雷探测等诸多领域。但是,LFMCW雷达的自干扰问题严重影响了雷达性能的发挥,限制了其在更多领域上的应用。因此,充分抑制自干扰对雷达收发隔离度的提高,雷达工作性能的改善非常重要。目前,基于最小均方算法(LMS)的自干扰抑制方法以其高效的实现结构和出色的消除性能,使得它在LFMCW雷达中被广泛应用。针对在线性调频(LFM)信号这种非平稳信号下LMS算法计算精度低的问题,为了进一步提高自干扰抑制性能,本文通过Caputo分数阶导数定义以及短时记忆原则计算代价函数的分数阶梯度,以替代LMS算法的整数阶梯度,得到了分数阶LMS(FOLMS)算法。然后,针对FOLMS方法的信息利用量少、计算不稳定的问题,利用仿射投影LMS(APLMS)算法的数据重用思想对FOLMS算法进行改进,使得算法可以从代价函数二次曲面的不同方向对复权值更新,从而获得了分数阶仿射投影LMS(FOAPLMS)算法,最后分别利用FOLMS算法与FOAPLMS算法抑制LFMCW雷达中的自干扰,并对各方法进行了性能分析,最终验证了在LFMCW雷达应用背景下,本文提出的方法性能优于LMS方法。本文具体研究内容如下:第一,建立了LFMCW雷达的自干扰抑制系统模型。首先介绍了自干扰的产生与影响以及自干扰抑制的基本思想,然后根据介绍的几种典型自干扰抑制方法,分析了不同方法的实现和优缺点。第二,研究了基于经典自适应信号处理的自干扰抑制算法,分别研究了基于LMS、归一化LMS和APLMS的自干扰抑制算法,给出了各算法的自干扰抑制实现步骤,分析了各算法的稳定条件,提供了自干扰抑制性能评价因子,在LFMCW雷达系统中完成了对各算法的仿真和性能分析。第三,针对在非平稳信号下传统LMS算法计算精度不高的问题,利用分数阶梯度对传统LMS算法进行改进,得到了FOLMS算法,并将其应用在LFMCW雷达的自干扰抑制中。首先,根据Caputo和Riemann-Liouville分数阶微分理论,推导了分数阶梯度下降法,结合基于整数阶梯度的传统LMS算法推导过程,获得了FOLMS的实现步骤。其次,从自适应自干扰抑制过程的非平稳性和时变特性角度,分析了阶次与步长因子对FOLMS方法的影响,为LFMCW雷达中自干扰抑制技术的参数选择提供了参考。然后,利用APLMS算法的数据重用思想对FOLMS算法进行改进,提出了基于FOAPLMS的自干扰抑制算法,该方法可以利用更多的信号的历史信息更精确的重构自干扰信号,从而更充分地抑制自干扰。最后,在LFMCW雷达系统中,对FOLMS方法与FOAPLMS方法分别进行相关仿真,算法的正确性和有效性在仿真结果中得到了验证。数值仿真与LFMCW雷达实测数据实验结果显示,在相同的仿真环境下,虽然FOAPLMS方法与FOLMS方法的计算复杂度都高于LMS方法,但是FOAPLMS方法自干扰抑制效果最好,且FOLMS方法的自干扰抑制性能优于LMS方法,这使得FOLMS方法和FOAPLMS方法抑制后的残余自干扰功率水平更接近接收机噪声底限,使得目标回波信号更易被检测到。
其他文献
恶意软件对网络安全的威胁备受关注,每天都有数百万个新的恶意软件出现,影响着成千上万的用户。但绝大多数的恶意软件都是基于原有恶意软件的重用或者复用。攻击者可以完全自动化的设计和重用恶意软件,这使得网络犯罪的门槛越来越低。对海量的恶意样本进行快速的分类和归档,可以加速对新的恶意软件的检测和对相同家族恶意软件的版本更新梳理。因此,我们迫切需要一种检测技术,可以应用于当前快速变化的恶意软件生态系统。本文针
随着移动通信技术的不断发展革新,5G通信时代离我们越来越近了。与4G系统相比,5G通信系统的主要区别之一就是向毫米波频段的转变,美国联邦通信委员会为5G应用指定了 27.5~28.35GHz频段,这种频段上更容易获得更宽的带宽且可以实现预期的高数据速率和系统容量。而随着5G通信系统的不断发展,智能通信设备也在不断革新,特别是手机和智能穿戴设备。而5G移动终端的演进技术为其天线系统带来了巨大挑战,天
石墨烯自2004被发现以来,其独特的二维蜂窝状结构、较低的电子噪声、超高的电子迁移率和比表面积、以及室温下可导电和优异的力学特性等优点,引发科研工作者们的研究热潮;其超高的比表面积以及电子迁移率使得这种材料在气敏传感领域有极大的应用潜力。本论文通过化学气相沉积法(CVD)在镍泡沫和镍纳米线上生长出了三维结构的泡沫石墨烯和管式石墨烯,并研究了其对于NO2气体的气敏特性。具体的研究和实验内容如下:(1
近年来,在信息化全面发展的趋势下,电子、智能化等技术取得了飞速的发展。与此同时,雷达在现代电子战中面临着越来越复杂的电磁环境和越来越严重的干扰问题。在干扰背景下,传统雷达作战效能难以发挥,且因为其原理性的特点易被限制和针对,基于数字射频存储(DRFM)技术的欺骗式干扰已经成为了现代雷达面临的一个严重威胁,因此雷达抗干扰具有十分重要的意义。极化雷达作为一种新型体制雷达,在对抗转发式干扰方面具有独特的
随着科学技术的发展和人们对生活质量要求的提高,对不可再生能源比如煤,石油,天然气的使用,既不具备长期发展性同时也对空气质量产生负担。众所周知,氧气催化反应和水电解反应作为金属空气电池和燃料电池的重要理论组成,使得人们对这类催化剂的研究十分火热。其中Pt、Ru02、Ir02作为高效催化剂存在高成本,地球丰度低,以及不可同时作为多功能催化剂的缺点。因此,开发廉价的非贵金属甚至是三功能催化剂是电池在实用
甲状腺癌是内分泌系统最常见的恶性肿瘤,也是全球发病率增长最快的恶性肿瘤之一,其中乳头状癌约占甲状腺癌的80%。甲状腺乳头状癌的早期治愈率高达90%,然而,此类癌症淋巴转移率较高。因此,甲状腺乳头状癌的早期诊断对防止病情恶化有重要作用。在众多的诊断方法中,病理检查是敏感性和特异性最高的方法,面对日益增长的病理切片样本,如何使用计算机技术辅助病理学家进行诊断,减轻病理医生负担是当前亟待解决的关键问题。
随着我国高速铁路发展战略的不断深入,部分线路不可避免采用了有砟轨道结构。因此针对高速循环动载荷作用下有砟轨道存在的诸多问题,开展相关的技术分析刻不容缓。离散单元法的引入有效地解决了传统使用连续介质方法在分析散体道砟颗粒时特有的缺陷。然而该方法应用于该方面问题研究时仍然存在瑕疵,主要方面之一是数值模型中道砟的形态特征难以通过数值的形式与实际建立紧密的联系,导致了数值分析结果没有细致入微。因此为了更加
现今,网络需求高速发展带动着网络设备、网络应用等一系列的产业蓬勃发展。为了提高复杂网络的安全性,除了安装防火墙外,目前很多的系统都采用了基于误用检测的入侵检测系统(Intrusion Detection System,IDS)。因此,基于误用检测IDS的研究对于提高系统的安全可靠性有积极意义。Snort和Security Onion都是典型的IDS,由于Snort代码是开源的,且其结构清晰,容易修
随着经济飞速发展,能源缺口日益成为制约社会进步的一大隐忧。传统化石能源面临枯竭的现况下,开发高效、清洁、大储量的新型能源迫在眉睫。而在众多新能源类型中,太阳能因其取之不尽用之不竭、低廉、环保、分布广的特点被广为关注。在过去的几十年中,硅晶太阳能电池蓬勃发展,光电转换效率已经达到20%以上,在航天等领域大放异彩。然而硅晶太阳能电池生产过程污染大、能耗高,且质地脆硬,限制了其应用领域的进一步扩展。因此
近年来,农田重金属污染土壤问题愈发严重,尤其是农产品中镉(Cd)含量超标的问题更为突出。锌(Zn)可以缓解重金属Cd对农作物造成的毒害,也能增加农作物中Zn的含量,但是Zn如何缓解重金属Cd对小麦的毒害机理仍不明晰。镉小麦的问题引起了公众的关注,通过筛选出低积累镉小麦品种可减少小麦籽粒对重金属Cd的积累,但这一手段并不能总是达到农产品安全标准,迫切需要联合其它措施来增强这种效果。鉴于此,本研究选取