高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

卡尔曼滤波器参数鲁棒性(多普勒滤波器组的基本知识)

时间:2023-08-22 作者: 小编 阅读量: 3 栏目名: 高考资讯

接收的雷达回波信号经过一组并行的滤波器后实现多普勒频率分离。因此,在滤波器组相互交叠的区域都可能会有相邻频率信号的泄露。当PRF小于多普勒频率扩展范围时,滤波器带宽应当小于PRF,从而保证通带内只有一个目标信号存在。在实际中为了简化设计并不需要改变多普勒滤波器的频率,而是将雷达回波的频谱相对于滤波器组进行适当的搬移。

多普勒滤波器组

雷达是如何能够同时检测来自多个不同目标的回波,然后根据多普勒频率的不同进行区别分类呢?从原理上来说是非常简单的,即雷达接收的回波信号通过被称为多普勒滤波器的一组数字滤波器来实现,如下图所示。

接收的雷达回波信号经过一组并行的滤波器后实现多普勒频率分离。每个滤波器的设计都是为了得到一个较窄的多普勒频带,如图所示。在理想情况下,只有每个滤波器在接收信号的频率落在对应的频带内才会产生输出;

而实际上由于滤波器旁瓣的原因,可能会在相邻频带内出现信号泄露。如果按照距离/多普勒频率进行排序,则在每个距离单元上进行独立的多普勒滤波处理。

多普勒滤波器组的每个中心频率点从低到高顺序排列,为了使相邻滤波器跨越目标频率时的信噪比损失最小化,滤波器的通带之间总会设计成相互交叠的形式,如图所示。因此,在滤波器组相互交叠的区域都可能会有相邻频率信号的泄露。

在忽略滤波器旁瓣的条件下,每个滤波器只能够通过某窄带频点的信号,当该信号的频点离滤波器的中心频率越近,输出的信号幅度也越大。为了最小化滤波器输出能量损失,当输入信号频率位于两个相邻滤波器之间时,采用相邻滤波器通带部分交叠的方法

滤波器带宽

窄带滤波器的选择特性也是在一段持续时间内表现出来的;能够通过滤波器的频带宽度主要与信号的积累时间有关。

正弦信号(即脉冲波形)具有的频谱波形,如图所示。

滤波器带宽与积累时间之间的关系与以前讨论的方法有一些不同,即:

  • 保持滤波器调节系数为常数,按照一定的步进不断改变输入信号的频率;
  • 滤波器积累时间控制在积累时间以内,确保信号持续时间至少为积累时间。

通过以上描述的方法,用图形化的手段绘制出窄带滤波器在不同频率点的响应曲线。窄带滤波器的中心主瓣区域是滤波器的通带,主瓣区域的中心频率为滤波器谐振频率。如图所示,滤波器频谱的两个过零点带宽为2除以积累时间。

为了便于比较,将上图在方位上的尺寸进行了调整,使得二者之间的零点宽度看起来是相同的。需要记住的是,积累时间通常为毫秒量级,而脉冲宽度大约为积累时间的千分之一,在微秒量级上。

如同天线辐射方向图的主瓣一样,滤波器的3dB带宽(即输出功率降低到最大值一半时的宽度)比零点到零点的带宽更有用;与均匀辐射的天线相似,3dB带宽大约是零点到零点带宽的一半。即

为了达到以上带宽,所应用的信号持续时间至少应当等于积累时间。在实际应用中,滤波器带宽通常是基于最大可用的积累时间来确定的。

如果雷达辐射的波形是脉冲形式的,为达到给定信号带宽就必须积累足够的脉冲数量,由此可以看出,滤波器的3dB带宽等于PRF除以积累脉冲数量。以上讨论的带宽是指最小可达到带宽,根据实际工程应用,由于数字加权带来的损失使得滤波器通带会有所展宽。

滤波器组的通带

在整个带宽内必须包括足够多的滤波器来估计多普勒频率的范围,从而能够覆盖到预期设计的目标速度范围。例如,预计最大的正多普勒频率为100kHz,最大的负多普勒频率为-30kHz,如下图所示,则滤波器组的通带范围至少为10030 = 130kHz,雷达工作重频至少应大于130kHz。

当PRF大于最大与最小多普勒频率所包括的范围时,整个多普勒通带应当设计得足够宽以保证所有频率分量能够通过。

另一方面,如果PRF比期望的多普勒频率扩展范围小,则滤波器通带的设计值应当小于PRF。这也用另一种方式证明了Nyquist定理,即任何信号的采样频率都必须达到信号最高频率的两倍来避免模糊。

如下图所示,当PRF小于多普勒频率的扩展宽度时,目标多普勒的旁瓣谱线会落在通带以外,这时候只有目标多普勒的主瓣谱线能够经过滤波后输出。

当PRF小于多普勒频率扩展范围时,滤波器带宽应当小于PRF,从而保证通带内只有一个目标信号存在。

下图描述了当滤波器通带等于PRF或时目标谱线移动与滤波器组之间的关系,从图中可以看出,在滤波器通带内始终只落入了目标的一根主谱线;随着目标多普勒频率从低到高移动,相对应的谐波谱线也在不断变化。

一般将通带宽度设置为略小于,从而有效避免主瓣区域的地杂波,这样能够分离出静止杂波和运动目标。在实际中为了简化设计并不需要改变多普勒滤波器的频率,而是将雷达回波的频谱相对于滤波器组进行适当的搬移。

    推荐阅读
  • 衣服放久发黄清洗窍门(衣服放久了发黄怎么洗小妙招)

    将碱、牙膏、白醋放入加水的盆中搅匀搅匀后将衣服放进去浸泡一个小时左右浸泡完成,用水冲干净,晾干即可,今天小编就来聊一聊关于衣服放久发黄清洗窍门?衣服放久发黄清洗窍门将碱、牙膏、白醋放入加水的盆中搅匀。浸泡完毕后将衣服搓洗干净、拧干,放入准备好的塑料袋。将塑料袋放在太阳下晒1个小时,晒完之后打开塑料袋清洗干净即可。

  • 逆战死神镰刀掉落(逆战近身武器死神镰刀评测)

    逆战死神镰刀掉落作为逆战僵尸猎场模式掉落物品中最实用的几件物品之一,死神镰刀无论是在实用性还是在掉落难度上都高居僵尸猎场模式掉落物品的榜首,下面小编就给大家带来死神镰刀的评测。所以死神镰刀的实用性在近身武器的靠前地位是毫无疑义的。

  • 手机多久进行一次消毒最好(手机多长时间进行一次消毒最好)

    以下内容大家不妨参考一二希望能帮到您!手机多久进行一次消毒最好手机建议最好是一周消毒一次。手机作为一种日常试用品,人体接触时间是很长的,长时间不进行消毒,上面可能会携带有大量的细菌以及微生物,使用手机之后很少人会清洁手部,长期下来可能会对人体的健康造成伤害,对人体的呼吸系统、消化系统以及皮肤都会造成危害,一般建议最好一周消毒一次手机最好,不要频繁进行,否则可能会对屏幕造成伤害。

  • 2018天津限号规则(分为多少组)

    接下来我们就一起去了解一下吧!2018天津限号规则自2018年4月9日起,工作日每日7时至9时和16时至19时,禁止外埠牌照机动车在外环线(不含)以内道路通行。按车牌尾号工作日区域限行的机动车号牌尾号分为5组,定期轮换限行日。自2019年1月7日至2019年4月7日,星期一至星期五限行机动车号牌尾号分别为1和6,2和7,3和8,4和9,5和0。

  • 化工自动化仪表控制作业实操题库(2022化工自动化控制仪表理论题库及在线模拟考试)

    需将流体分流,分流不均会造成零点变化。A、快开特性B、等百分比特性C、线性31、离心泵的汽蚀是由于输送的液体在()沸腾汽化造成的。A、二B、三C、四D、五36、积分控制规律()。事后经相关部门检查该事故主要原因是由于外架安全网等防护措施没有同步跟进,并且该建筑工地未配备专职安全生产人员,动工时企业未取得安全生产许可证,并不具备相关的安全生产条件。

  • 芋艿五花肉的做法(如何制作芋艿五花肉)

    接下来我们就一起去了解一下吧!芋艿五花肉的做法芋艿600克,洗净。锅里加水,放入芋艿煮,煮开后再煮2分钟,捞出。捞出后去皮,去皮后浸入水中,滴几滴白醋,防止氧化。锅里倒入少许的油,放入五花肉煸炒。煸炒至五花肉出油,推到一边,加入蒜姜炒出香味。再加入2勺生抽,半勺老抽,1勺蚝油,2勺料酒炒匀。加水要与食材平,再加入1大勺白糖,加盖大火煮开再用小火煮。

  • 周朝首都 周朝首都镐京是现在的什么地方

    周朝是我们中国历史上存活时期最久的一个朝代,一共享年790年,一共传国君32代37王。在当时,周赧王听信了楚孝烈王的谗言,就以自己天子的名义去召集了其他的六个国家,计划一同出兵讨伐秦。但是其他六个国家根本不配合周赧王,于是在公元前的256年,秦国攻破了洛邑,并且把周赧王给杀了,至此东周灭亡,而周朝也在这一刻就结束了它700多年的历史。

  • 红豆薏米与什么相克(红豆薏米与哪些相克)

    薏米红豆粥是治湿邪最好的药。薏米,可以治湿痹,利肠胃,消水肿,健脾益胃,久服轻身益气。薏米的营养价值很高,被誉为“世界禾本科植物之王”。由于薏米营养丰富,对于久病体虚、病后恢复期患者,老人、产妇、儿童都是比较好的药用食物,可经常服用。消化功能较弱的儿童和老弱病者更是如此。

  • 硫磺皂洗头为什么头发很涩(硫磺皂是什么)

    硫磺皂洗头为什么头发很涩硫磺皂是用来洗澡用的,尽量不要用它洗头。用硫磺皂洗完头后觉得头发发涩很正常,因为硫磺皂本身洗完澡后就很干燥,以后尽量不要用来洗头,洗头用适合自己的洗发水就好。硫磺皂指添加硫磺成分的香皂,是一种硫磺类药皂。硫磺皂综合多种成分功效,去屑止痒,兼具滋润又爽洁,属于健肤系列产品。硫磺皂具有抑制皮脂分泌、杀灭细菌、真菌、霉菌、螨虫、寄生虫等,对一些皮肤病有一定的预防和辅助治疗作用。

  • 小孩平安扣戴哪个手(小孩都会戴平安扣)

    平安扣也称怀古、罗汉眼,可祛邪免灾,保出入平安。男性佩戴平安扣不仅能证明其大度之气,有着团结合作之心以外,还可以祈福他们的事业一帆风顺。长者佩戴平安扣能能祈福延绵益寿,事事圆满、家庭幸福。平安扣圆滑顺畅,整体给人一种畅通无阻之感。