一种宽带雷达相干检测的新方法

宽带雷达目标回波表现为多散射点子回波的合成,各子回波幅度、频率、相位具有一定的随机性,造成一个重复周期内各子回波信号能量难以有效积累,严重影响宽带雷达目标检测性能.针对此问题,提出利用RELAX算法实现宽带雷达目标多散射点子回波精确分离,对各子回波幅度相加实现多散射点回波能量相参积累,提高输出信噪比,从而增强宽带雷达的目标检测性能.仿真及实测数据处理结果表明所提出的方法应用于宽带雷达重复周期内多散射点回波能量相参积累是有效的.     

FMCW毫米波雷达高分辨率目标距离像及其处理

在毫米波照射下,目标回波可模型化为多个散射中心回波的合成;宽带线性调频连续波(LFMCW)工作体制可以获得目标多散射中心在雷达径向距离轴上的投影分布,即高距离分辨率目标距离像(high range resolution range profile);综合利用距离像所提供的目标多散射中心空间分布和截面积信息,可以改善信号检测和跟踪性能,并完成目标识别。     

基于极化单脉冲雷达扩展目标角度估计方法

当单脉冲雷达受到箔条质心干扰时, 将视为波束内存在两个不可分辨的目标, 由于目标和箔条干扰回波混叠耦合, 导致单脉冲测角偏差, 最终致使目标跟踪丢失。对此, 利用宽带单脉冲雷达测角精度高的优点和极化信息, 提出一种基于极化单脉冲雷达的扩展目标角度估计方法。首先,分析宽带单脉冲雷达体制下箔条质心干扰的特点, 给出扩展目标双极化和差信号模型。然后, 根据和、差通道极化回波信号, 通过联立方程组, 估计出目标和箔条干扰的到达角(angle of arrival, AOA), 为后续利用目标角度信息跟踪目标提供条件。最后,通过蒙特卡罗仿真实验分析关键参数对目标角度估计性能的影响, 并与传统单脉冲雷达体制的测角方法进行比较。理论分析和仿真实验表明, 在质心干扰条件下, 宽带单脉冲雷达估计目标AOA的性能要优于传统单脉冲雷达。     

雷达高分辨距离像自适应角域划分方法

雷达高分辨距离像(radar high resolution range profile, HRRP)具有姿态敏感性的特点,一种有效的方法是分别对一组不发生散射点越距离单元走动角域范围内的HRRP样本进行处理。提出基于HRRP回波功率谱的顺序判别自适应分帧算法,通过对全局HRRP样本进行迭代搜索来确定数据划分边界,并自适应划分角域个数。所提方法依据散射点模型理论,考虑功率谱互相关系数变化规律,有效抑制了HRRP存在“距离像起伏剧烈”的样本。与自适应高斯分类器划分角域方法相比,所提方法在样本数据较小的情况下,仍可以有效地对目标进行角域划分。同时,与传统的利用互相关系数分帧方法和等间隔角域划分方法相比,所提方法可以有效降低识别运算量,减少识别算法处理时间,通过对3类舰船目标的仿真和3类民用船只的外场实测数据分析,表明所提方法是有效的。     

比相单脉冲雷达目标角闪烁建模与仿真

探讨了复杂目标的多点模型建模问题，给出了采用相位梯度法计算模型进行角闪烁仿真的结果，并与比相单脉冲雷达的真实测角偏差进行了比较，指出比相单脉冲雷达所测角同角闪烁存在区别，通过分析二者之间的联系，提出用比相单脉冲雷达和、差通道回波计算角闪烁的方法。     

基于极化分集接收的HRRP欺骗干扰鉴别

有源宽带欺骗干扰能够生成虚假高分辨距离像(high resolution range profile, HRRP),严重影响成像雷达的目标特征提取与识别。为此,研究了基于极化分集接收的HRRP欺骗干扰鉴别方法。首先,建立了目标回波和欺骗干扰的正交极化宽带响应模型,分析了两者的极化相关特性差异;然后,利用正交极化HRRP之间的互相关系数作为鉴别量,提出了相应的鉴别算法;最后,利用飞机缩比模型及干扰机天线的暗室测量数据进行仿真实验。实验结果表明：在一定信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)及鉴别门限条件下,正确鉴别概率将大于90%,验证了算法的有效性。     

宽带雷达目标的稳健二进制检测算法

由于宽带雷达的高分辨距离像(high resolution range profile, HRRP)对方位变化非常敏感,传统的基于散射点密度广义似然比(scatter density dependent generalized likelihood rate test, SDD GLRT)或二进制积累器(binary integration, BI)检测算法存在参数选择困难的问题。提出的稳健二进制积累器(robust binary integration, RBI)采用高低双门限，分别对HRRP进行量化，然后将过高门限的距离单元数加权后与过低门限的距离单元数求和，并将该值与第二门限比较做出最终判决。而后研究了RBI的虚警概率和参数选择的方法。实测数据仿真结果表明, RBI对高低熵值的HRRP都可保证稳健、良好的检测性能。     

基于角域特征PSO的海面目标HRRP识别方法

针对特征空间中各类海面目标特征混叠严重和高分辨距离像(high resolution range profile, HRRP)的角度特征利用率低的问题，提出了一种基于角域特征粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)的海面目标HRRP识别方法。该方法引入HRRP的角度信息优化特征空间，增加特征空间的整体可分性；利用自适应分帧算法对特征空间进行角域划分，增加特征空间的局部可分性，并利用PSO算法确定特征空间角域划分时最优的单帧最小样本数目，增强方法的鲁棒性与适用性。实验结果表明，通过将特征空间优化和区域划分进行结合，可以有效提升多类海面目标的分类识别性能，PSO算法可以有效增强方法的抗误差性和抗噪鲁棒性。     

目标高速运动对一维像的影响及其校正方法

针对目标高速运动引起回波脉冲压缩结果展宽从而严重影响一维距离像质量的问题,提出了基于多分量调幅线性调频信号参数估计的校正方法。首先建立了宽带目标的多散射中心回波模型,定量分析了目标高速运动对高分辨雷达回波的影响。然后提出了多分量调幅线性调频信号参数估计快速算法,估计出目标高速运动引起的回波变化从而加以校正。仿真结果表明,提出的方法能有效校正目标高速运动对一维距离像的影响,并且对噪声具有很好的鲁棒性。     

基于强点信息的SAR多普勒中心估计算法

提出了一种利用强散射点回波信息的合成孔径雷达多普勒中心快速估计算法,算法直接对距离压缩之后的回波信号进行处理,利用图像处理中的相关技术进行强散射点的选择和时域徙动曲线的跟踪,在提取出强点目标的距离时域徙动曲线后,由距离走动和多普勒中心之间的关系,直接计算得到多普勒中心估计值。算法的计算步骤简单,在对含有强散射点的回波数据进行处理时可以获得很高的计算效率。对Radarsat I卫星原始数据的处理,验证了算法的有效性。     

双基地雷达系统中的高分辨距离像

采取宽带发射信号,双基地雷达系统获取的目标一维高分辨距离像与单基地雷达下的距离像存在很大差别。首先从回波信号的相位出发,建立了双基地雷达回波信号模型。分析了双基地雷达系统中距离像的特点,并给出了对运动目标双基地距离像的补偿因子。分析了对多散射中心目标的双基地距离像与单基地距离像之间的关系,最后对双基地距离像进行了仿真。所提出的结论为多基地雷达系统利用多站同时获取的双基地距离像构造目标散射点三维结构图奠定了基础。     

基于宽带雷达HRRP舰船目标长度估计算法

针对宽带雷达舰船一维高分辨距离像(high range resolution profile,HRRP)特征提取问题,提出了一种船长特征提取算法。首先,基于雷达舰船跟踪信息估计出姿态角,并提取运动状态特征;其次,根据边界幅度异常变化判断目标是否存在截像;然后,根据相邻相关法对齐目标,并剔除异常的HRRP距离像,采用基于门限分割方法提取目标区域,按照一定的投影准则计算船长。所提出的方法测长精度高,通过实测数据验证表明,自动估计船长平均误差在10%以内,具有较强的工程应用价值。     

基于高分辨雷达的运动目标参数估计方法研究

根据运动目标的频域回波的特点，深入研究了一种具有多项式相位结构的运动目标回波仿真模型，并提出了基于该模型的多特征参数提取方法。该方法基于匹配傅立叶变换理论，依据频域雷达目标回波特征构造匹配函数，对目标回波数据进行匹配傅立叶变换，变换结果的主瓣坐标反映了目标散射点的距离及速度信息。大量的仿真实验结果证明，该方法十分有利于进行运动目标的特征提取。根据对仿真结果的分析，进一步给出了改进算法，使得在较低信噪比情况下也能够有效的检测出目标上的散射点的距离与速度参数。     

双基MISO地波雷达中的距离-方位耦合及解耦研究

双基多输入单输出(multiple input single output,MISO)地波雷达采用岸基均匀线阵发射多载频线性调频中断连续波FMICW信号,单根全向天线接收回波信号。由于各发射阵元所用载频不同,目标回波中存在距离-方位耦合。耦合严重时,空时超分辨算法将失效。借鉴比幅单脉冲测角思想,推导了该耦合关系,得到耦合系数以及影响该系数的因素,即阵元发射信号载频与阵元位置。利用遗传算法优化载频选择方案,从而对距离方位解耦以提高测距测角精度。仿真表明通过合理选择阵元发射信号载频可以有效去耦。     

基于相干Doppler干涉的微动目标宽带成像方法

二维像是雷达目标最重要的特征之一,它反映了目标的几何形状、散射结构等特性。在目标存在微动的情况下,即使目标散射中心不发生越距离单元走动,微动带来宽带回波的非线性相位也会导致方位向的散焦。针对这一问题,提出了基于相干多普勒干涉的微动目标宽带雷达成像算法,其核心思想是在对强散射中心所在的距离单元进行相干多普勒干涉成像的基础上,再进行目标二维像重构。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

高分辨距离像辅助的机动目标跟踪算法

宽带相控阵雷达可以获得高分辨距离像,利用此特征获取目标的姿态角成为了一种可能,基于此提出了一种新的机动目标跟踪算法,充分利用高分辨距离像特征,实时估计目标姿态角,并将姿态角信息融合到雷达的量测方程,本文结合先进的非线性滤波算法,提出了利用姿态角的交互多模型不敏卡尔曼滤波算法。通过计算机仿真表明,利用目标姿态角的机动目标跟踪算法相比传统算法目标跟踪精度(位置精度和速度精度)得到很大提高。同时姿态角误差越小,目标跟踪性能越好。     

基于Relax谱估计的波束内多运动目标分辨

弹载雷达对波束内的多目标进行准确分辨是至关重要的。鉴于多普勒雷达对速度的分辨能力和单脉冲雷达的测角能力,提出了一种对波束内多运动目标进行分辨的算法。导弹加速度对目标回波多普勒频谱展宽起主要作用,据此提出了去斜率后进行超分辨谱估计的单/多目标鉴别方法;然后对超分辨后的参数化的多普勒谱进行单脉冲测角,从而得到多目标在波束内的二维分布。仿真结果证明了该算法的有效性。     

高分辨距离像回波模拟与验证

为了在试验室环境下实现对高分辨距离像的回波模拟和成像验证,构建了多散射点和宽带LFM(Linear Frequency Modulation)回波信号模型,描述了回波模拟过程中关键的时域卷积和精确延时实现方法。根据被试设备不同的信号带宽形式,应用宽带回波模拟器对相应的高分辨距离像回波进行了射频实现。通过与目标特性建模软件的数字仿真结果进行对比,验证了高分辨距离回波模拟的逼真度。以某飞机类扩展目标为研究对象进行了仿真验证,实现了优于0.1 m的距离分辨率。     

高斯背景下距离扩展目标的恒虚警率检测

对宽带高分辨率雷达(HRR)中的距离扩展目标进行检测,若还采用分辨雷达的检测方案,目标回波的全部能量得不到充分利用,会影响雷达的检测性能。提出了一类基于二进制积累的距离扩展目标检测算法,推导出了它们的平均虚警概率和平均检测概率的数学解析式,并进行了性能分析和比较。这些方法较常规低分辨雷达方法可获得目标信噪比8个多分贝的性能改善,且这些次优积累的高分辨雷达距离扩展目标检测方法具有易于工程实现的优点。     

一种基于谐波数估计的距离扩展目标检测算法

宽带雷达的目标回波信号分布在多个距离分辨单元内,被称为距离扩展目标。距离扩展目标信号傅里叶变换后在距离频率域可表示为由散射点强度和相对位置决定的不同幅度、频率和相位谐波叠加的谐波过程。将高斯白噪声中距离扩展目标检测问题转换为谐波过程的谐波数估计问题来进行目标检测。给出了高斯白噪声中使用总体最小二乘奇异值分解的谐波数估计的距离扩展目标检测器,对检测器的性能分析表明该检测器具有恒虚警性能。使用模拟数据和实测飞机数据的计算机仿真实验表明,本文提出的检测器比能量积累检测器有更好的检测能力。