无源双基地雷达随机初相补偿及误差影响分析

分析了在无源双基地脉冲雷达中,利用从直达波信号中提取的初始相位来补偿目标散射回波随机初相的过程。指出了由于接收通道噪声和天线噪声的存在,从直达波参考信号中提取的初始相位是一个随机变量。为使相位补偿误差影响分析结果并不依赖于哪一种特定的相位同步方案,给出了相参积累过程的一般数学模型和相位补偿误差的概率密度函数,推导了系统互模糊函数处理后的峰值输出,定义了相参积累损耗以分析相位同步误差的影响,并根据数学模型数值分析了不同信噪比条件下的积累损耗。结果表明,当直达波信噪比为30 dB时,相位补偿误差带来的信噪比损失约为0.3 dB,而当直达波信噪比大于40 dB时,相参积累损失可以近似忽略。     

高机动小RCS目标长时间相参积累检测新方法

相参积累可以提高小雷达散射截面（radar cross section, RCS）目标的信噪比,但由于目标的高速高机动性,长时间相参积累会导致回波的越距离单元走动和越多普勒单元走动问题。首先建立了高机动小RCS目标的回波信号模型,并分析了目标回波信号的二维频域特性,在此基础上,提出了一种长时间相参积累检测新方法。基本思想是在距离频域方位时域利用Keystone变换,校正由一次相位引起的越距离单元走动问题,然后乘以二次相位补偿函数解决越多普勒单元走动问题,通过构造目标函数对补偿函数中的加速度进行搜索,获得的目标函数的最大值即为相参积累值。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于非标准Keystone变换的波形捷变雷达相参积累算法

针对波形捷变雷达相参积累问题，提出基于非标准Keystone变换(Keystone transform, KT)的波形捷变雷达相参积累算法，基本思路是利用KT消除目标距离走动，然后再利用快速傅里叶变换进行多脉冲相参积累。考虑到标准KT需要进行搜索模糊数，基于尺度估计概念，提出了无需模糊数搜索的非标准KT,其中的尺度估计环节利用梅林变换实现。同时，针对捷变波形与相参体制兼容性问题，通过对基准波形进行时间尺度操作，设计了一种线性调频捷变波形。仿真结果表明，当信噪比大于-2 dB,所提非标准KT能够解决波形捷变雷达目标距离走动校正难题；所设计捷变波形不仅与相参体制雷达具有较好的兼容性，还可以实现目标距离主瓣不展宽旁瓣抑制。     

高速机动目标长时间相参积累和参数估计算法研究

长时间相参积累是提高雷达探测性能的重要技术之一。在高速高机动目标的长时间积累过程中引起的距离走动、距离弯曲、多普勒频率走动与多普勒频率弯曲效应会带来严重的积累信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)损失, 进而使得噪声背景下雷达难以有效发现探测目标的存在。针对上述问题, 提出了一种针对高速机动目标的参数化长时间积累算法。首先，使用keystone变换(keystone transform, KT)校正了线性距离走动。然后, 使用相参积累型修正三阶相位函数(coherently integrated modified cubic phase function, CIMCPF)与相参积累型修正高阶模糊函数(coherently integrated modified high-order ambiguous function, CIMHAF)算法分别完成了对一阶和二阶加速度的参数估计。得益于CIMCPF与CIMHAF对信号相参特性的利用, 该算法在低信噪比下依然有效。同时, 由于没有对参数网格搜索的过程, 算法的计算复杂度也较低。仿真实验与分析证实了所提算法的优异性能。     

基于FrFT-Keystone运动补偿的OFDM声纳高速微弱目标相参积累检测算法

针对水下目标探测中使用的正交频分复用信号,提出了一种针对高速微弱目标的相参积累算法,以解决多脉冲积累下由目标机动引起的较大相位变化和由水下环境中信噪比低导致的相参积累增益不足的问题。所提算法利用分数阶傅里叶变换来估计目标的运动参数并进行补偿,并结合Keystone变换,实现对高速微弱目标的多脉冲相参积累。理论推导和仿真实验结果表明,所提算法能够有效补偿高速目标脉冲间的相位移动,并在低信噪比环境下取得较好的能量积累效果。     

强海杂波背景下低速雷达目标的数字角跟踪

研究了信噪比对角跟踪的影响,针对相参体制的雷达,给出了在强海杂波背景下有效跟踪海面上低速运动目标的具体方法,并在基于ADSP 21161N的信号处理平台上实现了该算法。它利用多个回波脉冲作相参积累有效地改善了提取角误差的条件,即提高了雷达回波信噪比,大大提高了跟踪的稳定度和精度。仿真结果验证了它的有效性。     

高阶运动目标的长时间相参积累算法

针对具有任意阶运动的目标的长时间相参积累问题,提出一种基于多维非均匀快速傅里叶变换(non-uniform fast Fourier transform, NUFFT)的长时间相参积累算法。该算法先在快时间频域沿慢时间维利用多维NUFFT实现运动补偿,然后通过快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform, IFFT)最终实现相参积累。该算法积累性能接近理论最优且计算量小于已有算法。特别地,对于具有加加速度的运动目标进一步提出基于Wigner NUFFT的相参积累算法,该算法相比多维NUFFT,计算量大大减小,但对积累前单个脉冲的信噪比提出更高要求。仿真结果证明了所提算法的有效性。     

基于瞬时测频原理的高机动隐身目标检测算法

高速、高机动隐身飞行器严重压缩了防空导弹雷达导引头的探测威力,而通过增加相参积累时间提高导引头灵敏度是解决此问题的有效技术途径之一。提出一种基于瞬时测频原理的长时间相参积累算法,用于脉冲多普勒雷达导引头对隐身目标的检测。该算法将电子对抗领域成熟的瞬时测频技术创新应用于雷达导引头的目标检测过程中,通过对弹目相对加速度的盲估计,补偿回波信号中的二次项,使得因弹目相对加速度产生的频谱展宽问题得以解决。补偿后的回波信号相参积累时间得以增加,这使得导引头检测灵敏度随之提高。仿真条件下,此算法将导引头的截获灵敏度提高了12.5 dB,作用距离提升一倍有余。此算法还可以推广应用到弹目加加速度或者更高次项存在的情况。     

基于离散频率编码的PD雷达二维解模糊方法

针对脉冲多普勒雷达在中脉冲重复频率下同时存在距离模糊和多普勒模糊问题, 提出了一种基于正交离散频率编码(discrete frequency coding, DFC)波形解二维模糊的方法。基于雷达循环发射的一组正交DFC信号, 在回波脉冲压缩过程中, 利用信号正交性进行距离模糊区域的分离, 完成距离解模糊。通过多普勒模糊数遍历补偿以及与keystone后相参积累结果对比, 确定正确的多普勒模糊数, 完成多普勒解模糊。经过Keystone处理后, 可以进行整个驻留时间的相参积累, 提高回波在低信噪比情况下的目标检测及参数估计能力。同时考虑了DFC信号的多普勒敏感性问题, 在精确匹配滤波过程中补偿了脉内多普勒的影响。仿真实验验证了所提方法解二维模糊的有效性以及低信噪比检测能力。     

基于加速度盲估计的隐身目标检测算法

隐身目标的出现严重压缩了防空导弹雷达导引头的探测威力,末制导过程不充分导致制导精度受到很大影响。通过增加相参积累时间提高灵敏度是提高导引头作用距离的有效方法。研究了一种基于加速度盲估计的脉冲多普勒雷达主动导引头长时间积累算法,用于导引头对隐身目标的检测。此方法在不需要依赖外界支援信息的条件下,通过增加相参积累的时间,提高了导引头的截获灵敏度。通过仿真计算,当截获概率不小于99%时,可以将导引头灵敏度提高3.22 dB。     

基于随机共振的高灵敏度GPS信号捕获算法

针对微弱环境下全球定位系统（global position system, GPS）信号捕获问题,提出了基于随机共振（stochastic resonance, SR）的GPS信号捕获算法。该算法首先用部分匹配滤波器对GPS信号进行分段相关预处理,然后利用SR提高预处理后信号的信噪比(signal to noise ratio, SNR),SR中引入了二次采样和自适应技术,解决了传统SR不适合捕获大频率信号(频率远大于1Hz的信号)及SR参数难以与被捕获信号匹配的难题,最后采用快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT）谱分析技术,实现在较短的相关累积时间内获得较高的捕获灵敏度。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在相关累积时间为10 ms,信号SNR为-38 dB的情况下,算法捕获GPS信号的正确检测率达到100%。     

Long term integration of radar signals with unknown Doppler shift for ubiquitous radar

Ubiquitous radar is a new radar system that provides continuous and uninterrupted multifunction capability within a coverage volume. Continuous coverage from close-in "pop-up" targets in clutter to long-range targets impacts selection of waveform parameters. The coherent processing interval (CPI) must be long enough to achieve a certain signal-to-noise ratio (SNR) that ensures the efficiency of detection. The condition of detection in the case of low SNR is analyzed, and three different cases that would occur during integration are discussed and a method to determine the CPI is presented. The simulation results show that targets detection with SNR as low as -26 dB in the experimental system can possibly determine the CPI.     

基于DBZP差分相干的GPS信号捕获算法

针对弱信号环境下全球定位系统(global position system, GPS)信号捕获问题,提出了一种基于双块零拓展（double block zero padding, DBZP）差分相干捕获算法。该算法将快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT)、DBZP、差分相干及频率误差修正等4项技术有机结合,从而有效减小了在FFT计算过程中由大多普勒频移引起的码片速率变化而造成的相关功率损失,同时也削弱了残余多普勒频率造成的功率损失。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在仿真数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获灵敏度提高了约2.8 dB,并在给定的积分时间及载噪比下,捕获频率误差的标准差小于20 Hz;在实验数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获结果信噪比提高了约3 dB。     

抗干扰扩频接收机中的ADC设计

模数转换器（analog-to-digital converter, ADC）量化引入的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)损失是影响数字接收机性能的一个重要因素。根据ADC误差产生的机理,得到了关于量化位数和幅度因子（ADC最大量化电平与ADC输入电平的比值）的噪声表达式,求出了不同量化位数下的最佳幅度因子。针对存在干扰的情况,得出了ADC输出SNR关于输入SNR、量化位数和干信比的计算公式。计算结果表明,当要求输出SNR为-15 dB时,要实现30 dB、40 dB、50 dB和60 dB的抗干扰能力（量化损失小于1 dB）所需要的最小量化位数分别为5位、7位、9位和10位。     

A hypersonic target coherent integration detection algorithm based on Doppler feedback

The traversal search of multi-dimensional parameter during the process of hypersonic target echo signal coherent integration,leads to the problem of large amounts of calculation and poor real-time performance.In view of these problems,a modified polynomial Radon-polynomial Fourier transform(MPRPFT)hypersonic target coherent integration detection algorithm based on Doppler feedback is proposed in this paper.Firstly,the Doppler estimation value of the target is obtained by using the target point information obtained by subsequent non-coherent integration detection.Then,the feedback adjustment of the coherent integration process is performed by using the acquired target Doppler estimation value.Finally,the coherent integration is completed after adjusting the search interval of compensation.The simulation results show that the algorithm can effectively reduce the computational complexity and improve the real-time performance on the basis of the effective coherent integration of hypersonic target echo signals.     

基于STFT的宽带数字ESM接收技术

提出了一种新的基于瞬时测频的宽带数字电子支援（electronic support measure, ESM）接收技术。首先对输入信号进行短时傅里叶变换,通过对变换结果进行快速插值,实现瞬时测频;然后利用多门限完成瞬时频域检测,并根据检测带宽进行抽取。这种新的接收技术能够有效解决ESM系统对宽带同时到达信号的侦收难题,且算法结构规整,易于用现场可编程逻辑门阵列（field programmable gate array, FPGA）芯片进行硬件实现。计算机仿真结果表明,系统单信号检测灵敏度可达-5 dB,当输入信噪比为-5 dB~15 dB时,单信号正确检测概率可达90％以上,动态范围达20 dB,双信号瞬时动态范围可达18 dB。     

未知调制阶数的MPSK信号信噪比估计算法

在未知MPSK信号调制阶数 ,未知接收码元序列条件下 ,提出一种基于高阶累量的可同时实现MPSK信号调制类型的初步分类和比较的精确的信噪比估计算法。计算机仿真结果表明 ,给定适当长度的观测数据 ,在很大的信噪比范围内 ,该算法可达到很高的估计精度。最后讨论了进一步提高信噪比估计精度的方法。