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。     

基于自适应预白化的水下动目标LFM回波联合检测

有色混响噪声背景以及水下动目标径向速度造成的回波和样本失配导致匹配滤波器对于线性调频LFM(linear frequency modulation)回波检测性能下降。基于自适应预白化处理的广义似然比GLRT(generalized likelihood ratio test)方法利用混响噪声背景的自回归AR(autoregressive)模型构建白化滤波器来抑制混响噪声,但回波和混响噪声的混叠会造成AR模型偏差。结合匹配滤波的回波定位特性和基于自适应预白化处理GLRT方法的混响噪声背景抑制特性,提出结合这两种方法的联合检测算法。仿真和实验数据测试表明联合检测算法对于水下动目标LFM回波检测性能优于单纯的零速样本匹配滤波和GLRT方法。     

P波段ISAR信号电离层污染相位校正方法

P波段合成孔径雷达具有一定的穿透性,在军事和民用具有重要前景。利用地基P波段雷达对电离层中空间目标进行监测时,电离层会影响雷达回波信号相位。通过建模和仿真,对电离层的时空变化对雷达回波相位的影响进行了定性和定量分析,基于平移相关法提出了一种电离层参数估计方法,并利用估计的电离层参数对雷达回波相位进行校正,消除了电离层对雷达回波的污染,还原了目标图像。仿真实验及实测结果验证了该算法的有效性。     

基于相位调制的雷达抗假目标干扰方法

针对欺骗式干扰难分辨和难去除的问题, 基于相参积累的原理, 提出一种基于相位调制(Phase Modulation, PM)的雷达抗假目标干扰方法。首先, 雷达发射相位调制的脉冲串信号, 之后根据相位的先验信息在接收时对回波信号进行相位补偿。然后，对回波信号进行脉冲压缩和相参积累, 在处理后形成的距离-多普勒图上对真、假目标进行分辨并提取出目标的多普勒频率。最后，结合自适应波束形成原理以及真实目标的多普勒频率信息, 设计自适应多普勒滤波器, 对回波脉冲串进行处理, 使真目标得到增强, 并在假目标的多普勒频率处形成零陷, 解决了假目标难去除的问题。仿真实验表明, 所提方法能有效分辨并去除回波信号中的假目标。     

窄带雷达高速多目标检测及其运动参数估计

提出一种窄带雷达高速多目标检测和运动参数估计方法。利用"Dechirping"加滤波的方法对回波进行分离并且构造每个目标的回波矩阵,接着对每个回波矩阵构造相干相位补偿函数并进行补偿,从而实现信号能量的相干积累,有利于目标的检测。利用估计的多普勒信息可以获得目标的运动参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

逆合成孔径雷达目标回波仿真方法研究

通过对逆合成孔径雷达成像过程的分析，提出一种采用宽带幅相量化数字射频存储技术和数字图像合成技术的逆合成孔径雷达目标回波仿真方法。该方法利用数字射频存储器对截获的雷达信号进行采样和存储，并将采集的幅度样本变换为相位样本，然后由数字图像合成器对相位样本进行相应的调制来合成逆合成孔径雷达目标回波。推导并分析了数字图像合成器的工作过程。仿真结果表明该方法可以逼真的仿真逆合成孔径雷达的目标回波。     

一种基于相位对消的转角估计新方法

逆合成孔径雷达成像中,为校正散射点越多普勒单元走动和方位向定标,需要对目标转角进行估计。在详细分析雷达目标回波相位特性的基础上,提出一种基于相位对消的转角估计方法。该算法通过对消回波的相位一次项后,对回波相位二次项系数进行估计,从而根据二次项系数与转角的关系获得转角估计值。同时,考虑到回波能量在成像平面的分布特点,采用加权最小二乘法对估计结果进行拟合。与现有方法相比较,新方法在稳健性和实时性上有较大改进。仿真数据和暗室数据的成像结果证明了该方法的有效性。     

基于高超平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法

针对高超平台前斜视合成孔径雷达地面动目标检所面临的许多问题:巨大的距离走动量和多普勒中心偏移、严重的距离-方位二维耦合、回波信号的多普勒频谱折叠以及包络偏移等,本文提出了一种基于高超声速平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法。首先进行距离走动校正和距离脉压,完成距离-方位二维解耦合,并补偿距离向通道相位偏差实现距离向包络对齐;然后进行三阶方位线调频傅里叶变换(chirp Fourier transform, CFT)充分压缩回波信号的多普勒带宽,并补偿方位向通道相位偏差实现方位向包络对齐;最后,在距离脉压-方位CFT域通过偏置相位中心天线方法抑制静止杂波并保留运动目标回波。该方法可以解决回波信号方位多普勒谱折叠的问题,还可以将运动目标的最小可检测速度减小一半。     

基于方向图拟合与稳健波束形成的相关测向

为了弥补阵列天线导向矢量失配和相位测量噪声对测向性能的影响,提出基于方向图拟合与稳健Capon波束形成技术（robust Capon beamforming,RCB）的双向迭代矢量相关测向方法。利用方向图与信号能量空间分布的相似性,对目标信号来波方向进行聚焦搜索;区别于传统相关干涉仪测向方法,在聚焦区间内将基于RCB的导向矢量迭代估计与相关干涉测向方法融合,在保证测向精度的前提下对目标信号方向进行双向迭代测量。仿真结果表明,该方法能够弥补阵列流型失配和相位噪声的影响,准确测量来波信号方向。     

PCM信号间歇收发互补设计与回波重构方法

间歇收发用于辐射式仿真中可以有效解决收发信号互耦的问题,但间歇收发会带来信号损失,导致相位编码信号距离像出现高旁瓣。为了解决这一问题,提出间歇收发互补序列设计方法,给出了收发序列参数设计方法,并对相位编码间歇收发回波进行重组拼接,消除间歇收发导致的回波缺失,获得了精确的目标距离像。仿真结果表明,收发互补设计及回波重组拼接能够准确重构回波,并且重构后互相关系数接近1,验证了所提方法的可行性与正确性。     

主瓣多假目标干扰收发联合抑制方法

从现代电子战雷达抗干扰迫切需求出发, 针对主瓣多假目标干扰的对抗难题, 提出一种空时相位编码多输入多输出(space time phase coded multiple input multiple output, STPC-MIMO)信号与失配滤波器联合设计方法。该方法通过发射端STPC-MIMO信号设计可自适应调整回波中干扰能量的空域分布, 实现真假目标的空域分离, 进而结合接收端失配滤波器设计, 在信噪比损失可控情况下实现主瓣内多假目标有效抑制。此外, 由于该收发联合优化方法需要对干扰进行认知, 因此进一步给出了基于STPC-MIMO信号回波的假目标参数获取方法, 形成波形设计-干扰认知闭环雷达探测系统。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

用混沌序列提高MIMO雷达多目标检测性能

基于混沌相位编码信号在相关性和随机性等方面的良好特性,提出了一种用混沌相位编码信号提高多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达多目标检测性能的方法。取不同初始值代入混沌映射产生不同的混沌序列|通过均匀量化、四相编码得到混沌相位编码波形。通过多脉冲压缩累积有效降低混沌波形的互相关和自相关旁瓣,使得输出结果具有较低的旁瓣峰值,从而提高了MIMO雷达对多目标检测的性能。最后的仿真结果表明了该方法的有效性。     

Duffing混沌振子用于微弱信号检测的研究

针对频率已知的微弱正弦信号幅度和相位检测问题,提出了一种采用Duffing混沌振子作为检测系统的方法。该方法将被测信号作为系统的参数,利用系统参数在临界值附近微小的变化会改变系统输出状态的特性,通过识别系统输出的相轨迹判断输出状态是否改变,根据状态改变所需满足的条件估计信号的参数。给出了实现该方法的主要步骤,并将其运用于高频地波雷达海洋回波信号的检测,与FFT方法所得结果相比,回波多普勒谱的信噪比可提高5 dB,表明了该方法具有更好的检测性能。     

基于发射分集的MIMO雷达相参信号处理方法

针对多个运动的慢起伏目标情况,研究了发射分集多入多出(multiple input multiple output,MIMO)雷达的相参信号处理方法.提出了一种重复利用回波数据的目标参数估计算法.发射分集MIMO雷达的发射阵元间距满足空间分集条件,其接收端采用阵元间距为半波长的均匀线阵.按距离门对其回波信号进行脉压-Capon谱估计,可提取出各目标对应不同发射阵元的初步位置信息.然后利用回波数据及目标的初步位置信息,把同一目标对应不同发射阵元的脉压数据矢量经多普勒频移和相位补偿后相加,再进行Capon谱估计,获得高精度的目标方位角估计值.仿真结果表明,该算法可对雷达观测区域内的多个动目标进行高精度定位.     

自适应技术在高频地波雷达接收系统中的应用

针对当前高频地波雷达工作频段内的噪声干扰和弱目标受强目标的旁瓣干扰的问题,提出了一种代价函数为三阶统计量的自适应技术来消除干扰的新方案。该方案通过灵活设计频谱监测部件的工作方式,不但能使雷达工作在干扰较低的频段,而且还可充分利用频谱监测所得的外界噪声数据。主要是依据噪声之间具有强相关性而噪声与有用回波信号之间不相关,从而可通过自适应方法实时调整系统参数实现对上述两问题的解决。     

基于EMD能量占比的海面漂浮小目标特征检测

针对传统的时频分析方法对海杂波分析有限的问题，提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)能量占比的海面漂浮小目标特征检测方法。首先，采用EMD将接收回波分为独立不同尺度的若干个固有模态(intrinsic mode function, IMF)分量，实现对接收回波的频率从高频到低频的分解。然后，分别建立IMF分量与接收回波数据的相关系数，并利用平均均值-标准差之比作为筛选IMF分量的准则，自动筛选出能量较大且波动平稳的低阶IMF分量。最后，提取IMF分量在原始信号中的平均能量占比作为特征，利用蒙特卡罗方法设置门限，进行海面目标异常检测。实测数据的结果显示，所提算法的性能优于对比算法。     

稀疏场景下SAR方位向随机丢失数据的迭代成像算法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)方位向随机丢失部分数据导致目标模糊和能量分散的问题, 提出基于稀疏优化理论的重建成像方法。该方法主要针对稀疏观测场景的SAR方位向随机缺失数据的回波信号进行成像处理, 利用SAR回波模拟算子, 避免了二维回波信号矩阵变成向量的操作, 从而减小了内存占用和计算量。所提出的基于SAR近似观测模型的迭代优化重建算法能够实现对观测目标幅度的高精度重建。和传统基于匹配滤波的SAR成像算法相比, 提出的算法能够明显地消除SAR方位向随机丢失部分数据引起的目标模糊和目标能量分散。和迭代软阈值收缩算法相比, 提出的算法重建的目标幅度误差更小。理想的点目标回波数据和真实的星载SAR稀疏观测场景的回波数据处理表明了所提算法在减少重建目标误差、提高观测目标区域的目标背景比等方面有较大的优势。     

毫米波雷达多运动目标检测算法研究

在现代毫米波雷达多目标检测系统中,多分量线性调频信号时频分析产生的交叉项干扰和复杂的运动补偿等问题显得尤为突出。为了减小交叉项所带来的误差,提出了基于分数阶Fourier变换(fractional Fouriertransform,FRFT)的Choi-Williams-distribution(CWD)变换,即p0阶CWD变换,并与Hough变换结合起来形成了一种新的检测方法。该算法避免了复杂的运动补偿处理过程,降低了计算量。通过对一帧脉冲的初相位回波信号进行的仿真实验,在强背景噪声的情况下能清晰地分辨相距为0.5 m的两个点目标。仿真结果表明此方法可以精确探测成组飞行目标。     

基于压缩感知信号重构的间歇采样转发干扰对抗方法

间歇采样转发干扰是一种针对大时宽带宽线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号的新型相干干扰样式,通过不同的参数设置可以形成逼真多假目标以及具有压制效果的密集假目标干扰。根据间歇采样转发干扰“存储转发存储转发”的干扰特点,给出了能量函数的定义,并根据目标回波信号和干扰信号能量函数的特征差异,提出了一种提取未受干扰影响的目标回波信号数据的方法;然后将其看作目标回波信号的压缩数据,利用其与解线调处理后的目标回波信号稀疏频域之间的线性关系,构建了压缩感知最小问题求解模型;最后,利用正交匹配追踪算法重构了目标回波信号,实现了对间歇采样转发干扰的抑制。蒙特卡罗仿真结果表明:通过设置合适的阈值,所提方法可以获得较好的干扰抑制性能和较高的抗干扰成功概率,并且不仅适用于中带LFM匹配滤波体制雷达,而且适应于宽带LFM去斜体制雷达。     

基于Chirp Z变换的海面目标帧间非相参积累技术

为提升雷达对海面微弱目标的探测能力,提出基于Chirp Z变换的多圈扫描帧间非相参积累技术。首先,建立多圈扫描采用不同载频时的雷达回波信号模型。然后,提出基于Chirp Z变换的运动目标帧间多普勒校正和距离走动补偿方法,使得多圈扫描数据经过处理后,目标出现在相同的距离多普勒检测单元内,从而可以直接进行帧间的非相参积累,实现对微弱目标检测性能的提升。最后,结合仿真试验和实测数据,验证了所提方法的有效性。