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: 1 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
  • 半导体和芯片的关系(半导体和芯片有什么关系)

    半导体和芯片的关系半导体泛指所有的混搭金属和其他有机无机杂质,会产生导电和近乎不导电的材料特性;芯片专指经半导体材料中的硅质芯圆制造和切片制程所完成的集成电路个体;两者从定义上区别很大,并以材质特性相通而有联系。到了20世纪中后期半导体制造技术进步,使得集成电路成为可能。集成电路的规模生产能力,可靠性,电路设计的模块化方法确保了快速采用标准化集成电路代替了设计使用离散晶体管。

  • 新手小白理财前要懂得这些小常识(总结了新手理财最需要掌握的3条经验)

    “你不理财,才不理你”,每个人都有对财富的向往,理财就能满足这种向往,靠近“财务自由”。写在最后新手理财,勇敢迈出第一步,其实就胜利了一大半,其次就是通过学习,搭建理财知识体系,建立对于理财的科学认知,最后动手改变,最终能取得成绩,掌握“财富”分配的秘籍。

  • 南瓜糯米饭的做法(南瓜糯米饭的做法与步骤)

    下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!南瓜糯米饭的做法首先将南瓜一分两半,用小刀斜着插入左一刀右一刀,不断做w形直到一圈相连。然后用不锈钢汤勺将南瓜内部挖空、做成盅状。将糯米提前洗净泡上几个小时。然后像煮米饭一样煮上10分钟捞出放入挖空的南瓜内。放入白糖拌匀,放入葡萄干和果脯。蒸锅里放够足量的水,将南瓜入蒸锅蒸50分钟即可。

  • 当归枸杞泡水喝的功效(当归枸杞泡水喝有如下功效)

    以下内容希望对你有帮助!当归枸杞泡水喝的功效当归具有补血、润肠、通便的作用,枸杞属补肾阴药。同时使用会导致阴寒过多,增加大便次数。枸杞是滋阴补肾的药物。一种药可以在茶中服用,但不宜长期服用,不宜过量服用,因为这种药容易着火,当归是一种补血药,但茶的吸收效果不是很好,所以可以吃粥。

  • 普通话30篇命题说话分类及范文(普通话命题说话范文3篇)

    我喜欢教师有三个原因:首先,我觉得教师这个职业对社会很有用。教师是一个与时俱进的职业,在教的过程中,还要不断地学,不断充实个人的知识储备,这样才能尽可能满足每一个学生的学习需求。总而言之,教师是—个伟大的职业,我想当—名光荣的人民教师,做一名人类灵魂的工程师!

  • 2022襄阳鱼梁洲社会保险补贴申报指南(2021年襄阳市政府津贴)

    需将社保缴费凭证拍照、支付宝、鄂汇办等APP社保缴费记录截图均可,原湖北银行卡换成社会保障卡发送至微信:19871636005。因滞后缴纳社会保险导致审核期间未查询到缴费记录的不予补贴,且视同享受,后果自负。

  • 违章逾期处理有什么后果会怎样(违章逾期没处理)

    现场开出的罚单,会被告知15之内处理完毕。否则就会出现一下情况:缴纳滞纳金交警现场开具的罚单,需要在15天内进行处理,超期未处理,每天需缴纳3%的滞纳金。记分数转记下个周期有记分的违章驾驶员在一个记分周期内未达到12分,而处罚款已缴纳,那么记分就会直接被清除。不能通过年审如果车辆年检申请前,没有处理车辆的交通违法记录,那么是无法通过年检的。须在年检前将存有的违章进行处理后,才能取得免检标志。

  • 百年孤寂歌词怎么理解(百年孤寂歌词如何理解)

    百年孤寂歌词怎么理解?《百年孤寂》歌词如下:心属于你的我借来寄托,我来为大家科普一下关于百年孤寂歌词怎么理解?而此时他要为之填词的王菲也经历婚姻问题。后来,林夕写了一些词送给王菲,鼓励她和自己都应该拿得起放得下,其中的一首词作就是《百年孤寂》。

  • 院感监测做法(院感防控评估工具居然是......)

    网上也很快流出了此次核查的评估标准。以上便是此次核查的工具表,也可以认为是此次大检查的标准。可见,按照我国的规定,无论导管还是内瘘,上机时消毒选择的消毒剂是碘伏,而不是洗必泰醇。综合以上的凡此种种,让我们不禁对此严重偏离我们临床实践真实情况的评估工具表的效能深表怀疑。而经过多方了解,

  • 在高速公路上捡到了一个包裹(公交司机捡到一个神秘袋子)

    近日江苏常州的公交车司机卞亚萍就收到了一份暖心的匿名礼物4月19日晚卞亚萍像往常一样在对停运的末班车进行打扫时发现了一个小袋子她起初以为是乘客遗留的垃圾打开后,却发现了两张纸只见纸上写着“司机/打扫公交车的人,您辛苦了!这个蛋糕送给你!其他人请勿拿走!”袋子里真的装了一块小蛋糕工作七年的卞亚萍第一次收到这么特殊的礼物她顿时被感动了那么这份礼物到底是谁送的呢?