基于一维高分辨距离像的相关测速补偿算法

在分析运动目标对频率步进信号成像影响的基础上,阐述和推导了基于一维高分辨距离像的相关测速算法,给出了该算法的测速性能和实现流程.对是否利用IFFT结果的相位信息,提出了距离像实包络相关和复包络相关两种处理模式.针对空间高速运动目标.仿真和分析了各因素对测速精度的影晌.结果表明,该算法测速精度高,计算量小,抗噪性能较好,为宽带雷达实时自测速补偿提供可能.     

一种脉内相位编码脉间步进频雷达信号的研究

提出了脉内相位编码脉间频率步进(phase coded stepped frequency,PCSF)雷达信号,这是对一般脉冲线性频率步进(stepped frequency,SF)信号的改进.它将SF信号的矩形子脉冲替换为相位编码子脉冲串,通过脉内相位和脉间频率两次调制,获得了更大的频率步进量.PCSF雷达信号在系统有效工作带宽一定的情况下可以减少脉冲串数目,提高目标数据率及降低多普勒敏感度,并且经过两级压缩处理还可以获得两级分辨率.由分析PCSF信号的性能和处理方法,给出了计算机仿真结果.     

Prony算法在步进频率雷达多 目标检测中的建模研究

步进频率信号是一种以增大信号带宽为代价来提高雷达距离分辨力的宽带信号。在步进频率雷达中,将接收的基带信号看作是包含目标信息的指数函数的线性组合;而Prony 算法是用指数函数的一组线性组合来描述等间距采样数据的数学模型。将扩充的Prony算法应用到步进频率体制的雷达中,可以得到更为精确的目标信息,并且可以克服直接采用IDFT合成高分辨距离像的一些缺点。相应的建模分析和实验仿真,说明了该算法的优越性。     

数字信道化的调制信号测频方法

由于雷达信号覆盖带宽范围的增大,在对宽带雷达信号进行模数转换时,采样频率需要达到吉赫兹,因此存在后端的信号处理速度和信号采样速率不匹配的问题。为了解决该问题,采用高效数字信道化结构。为了实现对经过该结构处理的雷达信号的频率参数估计,提出在传统的瞬时相位差测频的基础上加上中值滤波处理的测频方法。仿真结果表明该方法能够有效地提高调制信号的测频精度,减小由于相位编码信号本身存在相位跳变而引起的测频误差。可以将该方法应用于宽带数字接收机后端信号处理的频率测量。     

空-时二维步进频MIMO雷达宽带信号处理研究

为实现多输入多输出(MIMO)雷达距离高分辨,提出了空时二维步进频加线性调频的发射信号模型.MI-MO雷达采用空-时二维步进频的发射信号模型,可以将宽带信号处理分为接收波束形成、脉冲压缩、发射波束形成、慢时间维信号合成4个部分.发射信号分集给系统带来更多自由度的同时,也使信号处理变得更为复杂.仿真结果表明,当发射阵列规模较大时,MIMO雷达能在一个脉冲重复周期(PRT)内实现宽带信号合成,避免了常规宽带雷达的运动补偿问题.     

频域宽带波束形成算法

宽带线性调频信号应用于相控阵雷达系统时,需采用宽带波束形成处理抑制宽带干扰.宽带波束形成会对线性调频信号的脉压结果造成影响,该文提出一种频域宽带波束形成算法,对数据先做快速Fourier变换再分频率柜进行宽带波束形成,在保证脉压处理性能的同时控制了运算量.该算法的运算量只有滑窗方法的10%左右.仿真结果表明: 该算法能有效地进行宽带波束形成抑制宽带干扰、保证脉压结果的性能.该算法更适合实时性要求高的相控阵雷达应用中.     

分布式MIMO雷达优化布站研究

针对分布式多输入多输出(MIMO)雷达各发射站和接收站的优化布站问题,提出了一种分布式MIMO雷达布站的优化模型.首先给出了分布式MIMO雷达的信号模型;然后分析了收发天线位置对分布式MIMO雷达的空间分集能力和信道电压散射系数方差的影响,在此基础上提出了用空间分集度和空间分散度指标对分布式MIMO雷达的空间分集能力和天线分散程度进行量化评估;接着提出了在空间分散度一定的条件下,使空间分集度最大的布站原则并给出了相应的目标函数;最后仿真分析了信号频率、探测距离、探测方位、信道数目等因素对分布式MIMO雷达布站的影响.研究结果对分布式MIMO雷达的系统配置和实际应用具有重要的参考价值.     

CAPS导航信号的地面发射时间同步和载波频率控制

中国区域定位系统（CAPS）的卫星上不装载原子钟,CAPS导航信号在地面产生并能达到与装载高性能星上原子钟同样的效果．达到这个效果的主要手段是导航信号地面发射时间同步和载波频率控制调整．从导航信号形成的流程分析了各时间信号的同步要求,论述了CAPS地面导航信号的发射时间同步的理论和方法;根据高精度卫星测速信号源的条件,构建导航信号载波频率和频率链,提出通过对载波频率的实时控制预偏实现CAPS测速．并对该方法能够达到的精度进行了分析．试验测试结果表明,CAPS发射信号时间同步精度约为0.3ns,测速信源精度约为4cm／s．结果表明所提出的发射时间同步和频率控制理论与方法是可行的．     

基于ICA的步进频率探地雷达目标信息提取研究

基于独立成分分析较强的信号分析能力,提出了一种针对步进频率探地雷达的独立成分分析与中值滤波处理相结合的目标信息提取方法,从进频率探地雷达回波信号中提取出目标信息.通过对实测数据的处理,结果表明该方法取得了较好的效果.     

一种基于频率补偿的GPS位同步方法

针对GPS接收机在跟踪过程中由频率误差引起的位同步概率下降问题,提出了一种基于频率补偿的GPS位同步方法.分析了环路中频率误差引起相干积分累加值衰减的机理,利用不同频率的复信号分别对相干积分结果进行补偿,计算出20个候选位置的值,最大值对应的位置即为数据边界位置.该方法有效减少了由频率误差导致的相干累加损耗,提高了位同步的概率.在弱信号情况下,使用非相干积分方法可进一步提高信号增益和位同步概率.与其他位同步方法相比,所提方法可容忍更大的频率误差,即使跟踪环路处于失锁状态也能准确实现位同步,且在频率误差小于25 Hz的情况下表现出更优的位同步性能.     

基于Kalman滤波的分布式全相参雷达相参参数估计方法

针对运动目标,提出了基于Kalman滤波的相参参数(时间差和相位差)估计方法,建立了雷达本地坐标系及目标本体坐标系,给出了目标的运动模型及相参参数的数学模型;提出了利用正交信号对相参参数进行估计的方法,通过对待估参数进行推导分析,建立了状态方程和量测方程,提出了利用Kalman滤波算法对相参参数测量值进行滤波以提高参数的估计精度;仿真分析验证了基于Kalman滤波的相参参数估计方法的有效性.      

基于chirp信号的宽频带相控阵雷达数字补偿技术

针对宽频带大口径相控阵雷达孔径渡越时间问题,提出了一种直接宽带数字中频的宽频带相控阵雷达实现框架,并基于chirp信号提出了使用数字去斜技术补偿孔径渡越时间,使用数字本振相位调整补偿射频通道一致性的信号处理方法.结合实际硬件系统验证了方法的有效性和工程可实现性,结果表明本文方法可有效补偿孔径渡越时间和射频通道的不一致性.      

采用高阶累积量的调频步进信号逆合成孔径雷达成像新方法

针对在调频步进信号逆合成孔径雷达(ISAR)成像中回波脉冲综合相参化变弱的问题,提出了一种高阶累积量(HOC)频域带宽合成方法.首先建立回波信号在噪声下的HOC表达式,然后对脉组内子脉冲间的误差相位进行估计,再合成一个大带宽线性调频信号,从而获得高分辨一维距离像,最后在方位多普勒域用距离瞬时多普勒方法获得高分辨ISAR图像.与传统方法相比,HOC方法可较好地用于在低信噪比下调频步进信号频带综合.仿真数据处理结果表明,HOC方法在信噪比低于5dB时,其成像效果明显优于传统方法.     

基于杂波扩展的STAP投散射干扰方法

空时自适应处理技术(STAP)在机载预警雷达中应用广泛,对其干扰的研究具有重要意义.针对传统相干干扰方法采用主瓣对主瓣的方式截获雷达信号易被发现的问题,提出一种基于杂波扩展的干扰方法.干扰机位于雷达副瓣,截获雷达杂波信号而非直达波信号作为相干干扰信号的来源,采取投散射的方式实施干扰,实现对雷达的主瓣干扰.推导了干扰机接收到的雷达直达波和雷达杂波功率的计算公式,建立了杂波信号模型和干扰信号模型,通过仿真比较了干扰机接收到的雷达直达波和雷达杂波的功率,验证了截获杂波信号的可行性,与伪杂波干扰进行了仿真对比.仿真结果表明:相比于伪杂波干扰,该干扰方法对目标先验信息准确性要求较低,干扰后在方位和多普勒频率上均形成假目标,故该方法可行有效.     

一种基于均匀圆形阵的宽带相干信号二维波达方向估计方法

提出一种宽带相干信号方位角与仰角二维波达方向估计方法.该方法利用相干信号子空间法对带宽内各个频点的信号子空间进行聚焦,然后用均匀圆形阵建立数学模型,来进行二维波达方向的估计.仿真实验结果验证了方法的有效性.同时研究了信噪比,快拍数,相对带宽对方向估计误差的影响.此外,与现行的方法相比具有较小的计算复杂度.     

Costas序列短波MFSK通信时频联合同步方法

针对低信噪比与强多径传播导致短波MFSK信号捕获困难、同步精度低的问题，提出一种基于Costas序列的短波MFSK信号时频联合同步方法。利用Costas序列二维图案优异的自相关特性进行信号检测与同步，将传统的滑动窗口法由时域扩展到时频域，同步获得时间和频率的估计值;为了降低计算量，给出了频偏与时延的精估计方法。仿真结果表明，与传统伪随机码(PN码)同步方法相比，提出的方法具有更好的抗噪声和抗频偏性能。在信号带宽为50 Hz、同步序列长度为1.28 s的ITU-R中纬度短波信道上，该同步方法能够达到98%的捕获率，虚警概率低于10^-2;时间同步误差低于12 ms;频率估计误差低于1 Hz。     

基于MapReduce的合成孔径雷达后向投影快速成像方法

针对雷达大场景高分辨率高精度快速成像的应用需求,提出一种基于MapReduce的合成孔径雷达后向投影快速成像方法,将方位向成像任务划分成若干个成像单元,进行分布式并行化方位向成像计算,最后将所有成像单元的计算结果进行相参累加。该方法对每个脉冲数据标上天线阵元的位置信息,使得各个脉冲数据可以并行补偿相位;采用相等脉冲数划分成一个数据块的方式提高计算效率和实现负载均衡;设置Combiner函数对成像单元内的计算结果进行提前聚合,解决后期聚合时间较长的问题。实验验证了该方法的有效性,在保证成像准确的前提下,该方法的方位向成像在4台物理计算机搭建的分布式计算平台中进行,其计算速度是单机计算的后向投影方位向成像方法的3.7倍,可见该方法可以实现合成孔径雷达大场景高分辨率高精度快速成像。     

双基FMCW宽带雷达微多普勒特征分析与误差因子补偿

对双基调频连续波(FMCW)宽带雷达旋转目标的微多普勒效应进行了研究。首先建立了双基FMCW宽带雷达中的旋转目标模型,推导得出了旋转目标的微多普勒效应表达式,并通过分析目标脉内微动对一维距离像的影响,得出了一次误差项会引起一维距离像的走动和峰值偏移、二次误差项会引起一维距离像的展宽、同时双基角也会对目标微多普勒特征曲线的最大频偏产生调制等结论。在此基础上,进一步提出了利用最小熵准则对误差因子进行补偿的方法。仿真分析表明:该方法能够较精确地估计二次误差项的系数,有效地补偿目标微多普勒效应的误差因子,并具有良好的抗噪性能。     

红外/毫米波复合制导信息处理方法及MPSoC实现

针对共口径红外/毫米波复合制导应用需求,提出一种基于自回归(AR)谱估计和扩展卡尔曼滤波的信息融合处理新方法,基于此方法构建了实现红外/毫米波复合制导信息处理的多处理器片上系统(multiprocessor SoC,MPSoC),该系统采用主/从流水线结构,解决了基于此系统框架的多核通信、系统同步等问题.所提多处理器片上系统在单片FPGA上实现,FPGA实测结果表明,目标融合预测轨迹和真实轨迹基本重合,误差不超过10-2 rad,航向角融合精度远高于毫米波雷达和红外的精度,取得了比较好的融合效果;在100MHz的时钟下,整个红外/毫米波复合制导的信号处理的处理时间不超过2ms,满足复合制导对系统的实时性要求.