带实时频谱监测的高频雷达系统设计

高频雷达复杂的电磁环境决定了频谱监测工作的必要性。由于雷达干扰具有随机性和突发性,因此提出实时频谱监测具有重大意义,从高频海洋表面波雷达研究着手,设计了一种具有实时频谱监测功能的雷达接收机系统,该系统能够灵活地对雷达工作时序进行控制,利用雷达的工作时间间隙对雷达的外部噪声环境进行监测和统计,以便选择合适的雷达工作频率,避开较强的外界干扰和噪声,提高雷达的抗干扰性能。     

基于稀疏分解的雷达信号抗噪声干扰方法研究

针对雷达在强噪声干扰下难以提取回波信号特征的问题,提出利用稀疏分解方法和基追踪去噪(basis pursuit denoising, BPDN）算法实现抗噪声干扰。该方法构造一组线性调频时移信号作为过完备库,对线性调频雷达回波信号进行稀疏分解,滤除噪声干扰;根据稀疏系数与雷达目标距离之间的关系,提取目标的距离信息。实验结果表明了该方法在雷达信号抗干扰和目标距离信息提取方面的有效性。     

自适应数字波束形成在FMCW雷达中的应用

调频连续波(FMCW)雷达往往通过对回波信号的距离-多普勒处理来提取目标信息。由于电磁工作环境的恶化和大量射频干扰的存在,在极低的信干噪比(SINR)条件下进行目标检测和信息提取十分困难。对于阵列系统,往往采用自适应数字波束形成(ADBF)技术,来抑制强干扰和方向性干扰对有用信号的影响。讨论了在FM-CW雷达中ADBF技术的应用问题,结合两种不同的距离-多普勒处理方法,提出了相应的ADBF系统实现方案。分析表明,该方案是有效可行的,它将显著改善FMCW雷达的信干噪比,提高雷达对目标信号的检测性能。     

基于导频的同频噪声干扰对消技术

大功率发射机产生的宽带噪声干扰会对共址高灵敏度接收机造成不同程度的同频噪声干扰。针对此问题，提出了基于导频的同频噪声干扰对消技术,该技术基于自适应对消原理,通过在发射端引入幅度和频率可控的稳定的导频信号,实现同频噪声的有效对消。建立了基于导频的同频噪声干扰对消理论模型,得到了同频噪声干扰对消比与导频幅度、频率之间的解析关系,可用于指导导频幅度、频率的精确控制。超短波频段的仿真和实验表明,使用基于导频的同频噪声干扰对消技术可以稳定、有效地消除同频噪声干扰。     

宽带干扰噪声频谱接收技术研究

针对远距离和随队电子支援噪声干扰的影响,防空体系警戒雷达和搜索雷达必须对噪声干扰的频谱进行宽带瞬时侦收和分析,在此基础上采取有效的抗干扰措施.对宽带噪声干扰频谱接收技术进行了研究,提出了一种瞬时、宽开、灵敏度高、线性动态范围大的噪声干扰频谱接收方法.     

天波超视距雷达缺损信号的频谱重构

天波超视距雷达(over the horizon radar, OTHR)电波通过电离层折射作下视探测,具有观察距离远、观察范围广、反隐身等特点。但由于OTHR通常采用HF频段,电波传播环境复杂,回波存在很强的瞬态干扰。对OTHR信号的瞬态干扰抑制导致信号缺损。同时,现代OTHR需要多目标海空兼容工作,也导致回波信号的非均匀连续采样。针对OTHR信号的部分缺损问题,提出了基于稀疏信号处理的完整频谱重建算法。算法中将OTHR稀缺信号的频谱重建问题转化为一个范数1优化函数的求解问题,直接获得信号的完整频谱。利用仿真和实测数据分别对干扰和非连续采样导致的缺损信号进行频谱恢复,结果验证了算法的有效性。     

极点识别的自适应信号综合法

本文介绍了一种基于极点的雷达目标识别方案──自适应信号综合法。该方法无需知道目标的极点，利用所合成的与目标空间取向无关的识别信号对雷达后期回波处理的结果，进行目标识别。论文阐述了自适应信号综合法的工作机理、抗噪声性能，并给出计算机模拟结果。     

噪声调频干扰下的一种雷达目标检测方法

分析了Morlet小波变换的性质,利用Morlet小波变换在时间、频率局部化信号的能力,提出了一种噪声调频干扰下的雷达目标检测方法.运用该方法对雷达信号进行小波变换和相关处理,可极大限度地抑制噪声调频干扰和白噪声,由相关函数的峰值对雷达目标进行检测.仿真结果表明,该方法能够在噪声调频干扰下,有效地进行雷达目标检测.     

FDA-MIMO雷达稳健抗主瓣距离欺骗式干扰技术

频率分集阵(frequency diverse array, FDA)多输入多输出(multiple-input and multiple-output, MIMO)雷达可利用距离维自由度在发射-接收频率域内对欺骗式干扰进行抑制。但当存在目标导向矢量失配和协方差矩阵估计误差时,其抗干扰性能损失严重。针对该问题, 在FDA-MIMO雷达中提出了一种基于稳健波束形成的抗干扰方法。首先, 对剔除了残留噪声的Capon谱估计器在信号(或干扰)域内积分来构造期望信号(或干扰)导向矢量; 然后, 利用不同信号导向矢量间的正交性获得干扰功率并重构干扰加噪声协方差矩阵; 最后, 用更精确的导向矢量和重构矩阵计算自适应波束形成器的最优权值, 提高干扰抑制性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

噪声干扰对机载雷达系统效果评估和建模

选取干扰破坏因子作为评估标准,解决了自卫干扰和多架远距离支援干扰飞机下,多普勒噪声或调幅、调频噪声干扰对PD、脉冲机载雷达效果评估问题。在雷达方程和干扰方程基础上建立了数学模型,并用MATLAB实现,特别是远距离支援干扰考虑了斯韦林目标模型、大气、降雨影响,计算结果表明:不同的斯韦林目标模型下干扰破坏因子相同;噪声功率密度越大,干扰破坏因子就越大,即雷达探测距离减少的倍数增大。     

一种基于交叉验证的稳健SL0目标参数提取算法

利用雷达目标在空间的稀疏特性,研究了一种基于压缩感知的伪随机频率步进雷达（compressive sensing based pseudo random step frequency radar, CS-PRSFR）。首先,在分析CS-PRSFR目标回波的基础上,建立了目标参数提取模型;然后,针对在噪声统计特性未知时,传统稀疏信号重构算法无法适用的问题,提出一种基于交叉验证的稳健SL0（robust SL0 based on cross validation, CV-RSL0）目标参数提取算法。CS-PRSFR由于其感知矩阵较强的非相关性,可获得更高的距离-速度联合分辨性能;该算法无需已知噪声统计特性,随着信噪比的提高,其目标参数提取性能能够快速逼近最佳估计的下限。仿真结果表明该方法的正确性和有效性。     

基于调制谱超分辨重构的微多普勒参数估计

调制谱间隔是气动目标识别的重要特征，在雷达波形资源受限的情况下存在估计精度差且噪声鲁棒性弱的问题。针对此问题，利用稀疏迭代协方差谱估计方法进行调制谱超分辨，根据调制谱谱线等间隔的原理提出用基频组功率累积占比表征基频谱，进而实现基频的超分辨估计。基于甚高频波段雷达的仿真和实测数据分析证明了该方法抗噪能力强，且在相参积累时间大于1.5倍微动周期、调制谱折叠、重频参差等场景下均可有效提高调制谱间隔参数估计准确率。     

适用于抗高频突发性冲击干扰的有效算法

提出了一种抗突发性冲击干扰的处理算法。该算法主要用于抑制高频雷达探测飞机目标时随机出现的冲击干扰对目标谱线产生的遮盖。由于时域海面回波一般情况下绝对占优 ,因此 ,该算法利用海杂波谱分布结构上的特点 ,通过常规的频域处理滤除海杂波谱 ,从而使滤除海杂波并反变换到时域的信号中突发冲击干扰能够占优 ,进而利用野值判别与剔除方法将幅度较突出的冲击干扰予以剔除 ,达到抑制突发冲击干扰的目的 ,使雷达在突发干扰情况下也能有效地发现和跟踪目标     

基于改进FCM与MRF的SAR图像分割

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像相干斑点噪声强,缺乏背景与目标先验知识,导致分割困难。针对以上问题,提出了基于改进模糊C均值聚类(fuzzy C-means clustering,FCM)与马尔可夫随机场(Markov random field,MRF)的分割算法。首先,利用自适应非局部均值滤波和基于直方图峰值点的初始聚类中心选定规则,提升快速FCM算法效率;然后分别用改进FCM算法与MRF对SAR图像进行分割,并通过构建联合隶属度矩阵自适应选择最优分割区域;最后利用形态学操作对结果进行优化。实验表明,所提算法具有较好的抗噪性能,能够快速有效地分割多类SAR图像。     

基于FDA-MIMO雷达的主瓣SMSP干扰空时域联合抑制方法

主瓣干扰由于与真实目标位于同一个雷达波束宽度, 不仅会严重降低雷达对真实目标的检测与跟踪性能, 更难以在波束层面上受到抑制。来自主瓣的频谱弥散(smeared spectrum, SMSP)干扰可以在时频域对目标信号进行遮盖, 更可在空域上形成多个具有欺骗效果的假目标。针对此问题, 提出一种基于频控阵-多输入多输出雷达的空时域联合抑制方法, 利用盲源分离算法将目标与干扰分离在不同通道, 在获得目标距离信息后进行距离- 角度联合波束形成, 以提高输入信干噪比。该方法可以在不具有目标的距离先验信息条件下有效抑制主瓣SMSP干扰, 因此具有很好的适用性, 仿真实验验证了所提方法的有效性。     

时—频信号分析与雷达的多目标分辨

对于编队飞行的目标，由于它们之间的间距很小，常规雷达无法直接从距离和方位上区别目标。但利用目标回波多普勒频率的差别是有可能分辨目标的，这—般需要较长的相关处理时间。在这期间，目标本身的多普勒频率又是变化着的。本文分析了编队飞行目标多普勒频率的变化规律，指出多普勒回波信号的变化可以用线性调频（ＬＦＭ）信号模型来表示。本文提出了用时－频分析的方法来分辨编队目标，并用短时付氏变换（ＳＴＦＴ），Ｗｉｇｎｅｒ分布（ＷＤ）以及我们提出的自适应谱图（ＡＤＳＰ）方法对实测的雷达数据进行了分析。实验结果表明，自适应谱图具有与Ｗｉｇｎｅｒ分布相近的自分量信号分辨能力而没有其交叉项。它在噪声背景下的分辨性能大大优于Ｗｉｇｎｅｒ分布和短时付氏变换，因而是一种有效的多目标分辨方法。     

基于IRT的大动态反射系数微动目标检测算法

当雷达回波信号中同时存在强弱差异较大的微动目标时,弱反射目标分量常常会被噪声和强反射目标所掩盖,导致弱反射目标难以被检测。为解决该问题,提出一种大动态反射系数微动目标检测算法。首先该算法利用逆Radon变换(inverse Radon transform, IRT)来获取强微动分量的参数估计值,然后通过逐次消去强分量来增强弱分量,从而使得弱分量更容易被检测。本文算法能够实现反射系数差异较大的多个微动目标的检测,同时能够准确估计出其微动参数。仿真实验证明了本文算法的正确性，同时对本文算法的性能进行了分析。     

基于IRT的大动态反射系数微动目标检测算法

当雷达回波信号中同时存在强弱差异较大的微动目标时,弱反射目标分量常常会被噪声和强反射目标所掩盖,导致弱反射目标难以被检测。为解决该问题,提出一种大动态反射系数微动目标检测算法。首先该算法利用逆Radon变换(inverse Radon transform, IRT)来获取强微动分量的参数估计值,然后通过逐次消去强分量来增强弱分量,从而使得弱分量更容易被检测。本文算法能够实现反射系数差异较大的多个微动目标的检测,同时能够准确估计出其微动参数。仿真实验证明了本文算法的正确性，同时对本文算法的性能进行了分析。     

双曲调频波形抑制间歇采样转发干扰效果分析

双曲调频(hyperbolic frequency modulated, HFM)波形具有多普勒不变性, 在宽带雷达对高速目标的成像中具有重要价值。而间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming, ISRJ)作为一种常见的有源干扰, 利用了脉冲压缩雷达的相干特性, 实现了多假目标干扰的效果, 对采用线性调频波形的雷达探测有着极大影响。该文基于对HFM波形和ISRJ的模型分析, 推导出HFM波形参数与ISRJ的效果之间的相关关系; 并经分析表明: HFM波形不仅具有良好的多普勒不变性, 而且较线性调频波形对ISRJ有更好的抑制效果。该结论可为HFM波形抗干扰设计提供理论依据, 数值仿真验证了结论的有效性。