宽带相控阵雷达导弹防御能力建模仿真研究

宽带相控阵雷达在导弹防御系统的预警探测、跟踪、识别、制导、拦截以及杀伤效果评估等各个环节均发挥着不可替代的关键作用.在深入分析雷达系统对弹道目标的探测、跟踪、识别等过程的基础上,建立了宽带相控阵雷达电子战系统信号级仿真模型体系和软件.针对复杂电于于扰条件下的典型导弹突防战情,进行了仿真研究,仿真结果为评估导弹目标的突防能力和宽带相控阵雷达系统的防御能力提供了有益的参考.     

相控阵雷达导弹防御能力仿真评估研究

对多功能相控阵雷达系统导弹防御能力的评估，一直是备爱关注的问题。利用雷达电子战系统建模仿真技术，研究了多功能相控阵雷达系统对弹道导弹的防御过程，建立了相控阵雷达电子战系统信号级仿真模型体系和软件。针对目标隐身和电子干扰条件下的典型导弹突防战情，进行了仿真研究，仿真结果为评估相控阵雷达系统的导弹防御能力提供了有力的依据。     

独立分量分析在相控阵雷达信号检测中的应用

相控阵雷达工作的环境日益复杂,分析了干扰、杂波环境下相控阵雷达接收信号的盲可辨识性,建立了目标信号的盲分离模型,在此基础上提出了小波变换与独立分量分析方法相结合检测目标的算法。该算法首先使用小波变换对相控阵雷达接收的回波信号作消噪处理,提高目标信号的信噪比,然后使用独立分量分析方法对源信号进行分离,提取相控阵雷达接收回波中的目标信号。仿真结果验证了算法的有效性。     

一种改进的相控阵雷达信号级建模与仿真方法

传统的相控阵雷达信号级建模方法算法复杂,仿真模型计算量大、运行效率低,严重制约了信号级仿真的广泛应用,针对此问题,提出了一种改进的相控阵雷达信号级建模仿真方法,给出了改进后的信号级仿真模型,并据此构建了仿真系统,仿真验证结果表明,改进后的仿真系统计算效率明显提高,验证了建模方法和仿真模型的有效性、正确性,为相控阵雷达信号级仿真的广泛应用提供了支撑.     

相控阵雷达相干视频信号建模与仿真方法研究

针对导弹防御系统中典型地基相控阵雷达系统的仿真应用,经过对相控阵雷达的系统结构和工作原理的分析,研究了相控阵雷达相干视频信号建模方法,给出了相控阵雷达相干视频信号仿真系统的框架结构、关键模型和仿真流程,并实现了实际的仿真软件系统,为导弹防御系统中典型地基相控阵雷达的分析研究提供了平台支持。仿真结果验证了建模方法和数学模型的有效性、正确性。     

脉冲多普勒雷达导引头建模与仿真

为有效评估脉冲多普勒雷达导引头系统的效能 ,用计算机仿真技术对其进行建模和仿真是一条极具潜力的途径。根据典型的脉冲多普勒雷达导引头的信号处理方式 ,采用相干视频信号仿真方法建立了包括目标回波模型、接收机噪声模型在内的雷达导引头接收信号模型 ,以及包括截获、跟踪模型在内的信号处理模型 ,并进行了仿真实验。实验结果证实了该模型和方法的有效性     

频率捷变的相控阵雷达目标多径DOA估计算法

介绍了频率捷变在相控阵雷达目标多径DOA估计中的应用,并采用修正的MUSIC算法(MMU-SIC)以提高多径信号DOA估计性能。频率捷变不仅可以去掉直射信号与反射信号的相关成分,而且可以消除严重的信号对消现象。而修正的MUSIC算法则可以将相关信号源的相关性大大降低,从而改善了传统MUSIC算法对相关信号源的DOA估计性能。     

基于CS的脉冲压缩雷达单快拍DOA估计

在脉冲压缩雷达系统中估计目标波达方向（direction of arrival, DOA）的主要问题之一是：脉压前信号的信噪比低、目标没有在距离域分开;脉压后的信号虽然信噪比得到了改善且目标已按距离分开,但是快拍数却非常有限。为了解决这一矛盾,提出了基于压缩感知的单快拍DOA(single-snap DOA, SSDOA)估计方法。与传统DOA方法相比,该方法具有更高的估计精度和分辨能力,并且能处理相干信号,且无需已知目标数目。仿真表明,本文提出的SSDOA算法在估计精度上和分辨能力上都优于多重信号分类（multiple signal classification, MUSIC）算法,并为雷达系波达方向估计; 压缩感知; 单快拍处理; 脉冲压缩雷达统的实时分析提供了保障。     

基于模糊函数的LFM UWB雷达信号滑动平均波达方向估计

针对线性调频类超宽带雷达信号的线性时频特性,提出了基于2阶统计量——信号模糊函数的线性调频类超宽带雷达信号波达方向估计算法,通过分析仿真证明该方法优于传统方法。根据分析指出循环平稳算法与模糊函数算法之间的关系,介绍了循环平稳算法对基于窄脉冲形式的无载波超宽带雷达信号DOA估计的有效性。系统完整地论述了超宽带雷达信号DOA估计算法。     

分布式MIMO体制天波超视距雷达仿真系统

针对电离层动态性对天波超视距雷达检测概率和探测精度的影响，构建了一种基于分布式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)体制的完整天波超视距雷达仿真系统。通过搭建模块化仿真框架和可视化展示界面，集成电离层数据接口，实现信号发射、电离层反射、信号接收、信号处理和目标检测的功能。最后对雷达系统探测性能进行评估，利用仿真实例验证了整体雷达仿真系统的可行性。该系统的实现对于分布式MIMO天波超视距雷达的性能评估、布站优化、装备发展论证具有一定的工程指导意义。     

基于UML通用性机载雷达仿真器系统建模与仿真

采用统一建模语言(unified modeling language,UML)提出了一种模块化、易扩展和通用性的机载雷达功能级仿真器体系结构,分为系统控制、天线、信号处理机和数据处理机共4个对象进行模块化设计,具备机载脉冲多普勒雷达和相控阵雷达的仿真能力。建立和分析了机载雷达仿真器系统的工作流程、目标检测、目标跟踪、误差分析和电磁对抗模型,并采用Visual C++语言对所建模型进行了仿真实现,仿真结果充分验证了模型的可行性和有效性,为机载雷达的功能验证和作战效能评估提供了平台和依据。     

Direction-of-arrival estimation based on direct data domain （D3） method

A direction-of-arrival (DOA) estimation algorithm based on direct data domain (D3) approach is presented. This method can accuracy estimate DOA using one snapshot modified data, called the temporal and spatial two-dimensional vector reconstruction (TSR) method. The key idea is to apply the D3 approach which can extract the signal of given frequency but null out other frequency signals in temporal domain. Then the spatial vector reconstruction processing is used to estimate the angle of the spatial coherent signal source based on extract signal data. Compared with the common temporal and spatial processing approach, the TSR method has a lower computational load, higher real-time performance, robustness and angular accuracy of DOA. The proposed algorithm can be directly applied to the phased array radar of coherent pulses. Simulation results demonstrate the performance of the proposed technique.     

虚拟波束四阶累积量DOA估计方法

为满足复杂干扰场景和阵列误差因素影响下雷达微弱目标信号精确测向需求,提出一种基于均匀线阵构建虚拟波束,替代阵列接收信号进行四阶累积量(fourth-order cumulant, FOC)波达方向(direction of arrival, DOA)估计的算法。该算法包括两个关键步骤：一是利用阵列接收信号特征分解的方法,对信号主信息分量进行提取,并以构建的虚拟波束为输入,计算FOC矩阵;二是针对主分量虚拟波束波瓣外的起伏,利用高斯窗修正波束方向图的方法,进一步提升空间谱函数的估计精度。仿真结果表明,该方法在存在阵列误差的非理想因素下,对复杂电磁干扰场景下的目标信号DOA估计精度较现有FOC方法提高150%以上,尤其对于场内同时存在多个非等功率源信号时,所提方法对低信噪比目标DOA估计精度提升效果优势明显,对复杂干扰环境下DOA估计精度更高、适应性更强。     

对MIMO雷达参数的侦察估计及性能分析

针对多输入多输出(multiple input and multiple output, MIMO)雷达的侦察对抗问题,基于被动合成阵列技术构建了对MIMO雷达方位、辐射频率联合侦察估计的信号模型,通过多次不同速度联合谱估计算法实现了对MIMO雷达方位、频率的无模糊估计。此外,推导了多辐射源条件下方位与频率联合侦察估计的克拉美〖CD*2〗罗界(Cramer Rao bound, CRB)。频率已知条件下推导了对单部阵列雷达方位侦察估计的CRB表达式,并进一步分别给出了对MIMO雷达和相控阵雷达进行侦察估计的CRB闭解式,对比分析了两种体制下方位侦察估计的性能。理论分析与仿真实验表明:信号频率未知条件下,所提算法能够实现对MIMO雷达方位、频率的无模糊估计,侦察估计精度随着信噪比以及不同速度联合估计次数的增大趋近于CRB;信号频率已知条件下,对单部相控阵雷达和MIMO雷达方位侦察估计性能之比仅与相控阵雷达发射波束方向增益以及阵元个数有关。最后,仿真实验结果验证了本文理论分析的正确性和方法的有效性。     

一种极化分集制导雷达及低截获概率信号设计

研究了一种基于极化分集阵列的主动式弹载相控阵雷达及其信号设计问题。阐述了该制导雷达极化分集阵列的设计思想和雷达系统结构;设计的雷达发射信号为：在脉冲内部采用线性调频或者相位编码脉冲压缩信号、在脉冲组之间采用时域波形和极化状态的同时捷变,采用脉冲压缩技术以实现高距离分辨率和探测距离,综合采用脉冲压缩技术和极化编码技术有效提高雷达的低截获概率性能,采用极化估值与检测技术提高雷达的抗干扰能力。建立了双极化发射信号的数学模型,论述了双极化回波信号的处理方法,仿真分析了其抗干扰性能。研究结果表明,该新体制制导雷达具有良好的抗移频干扰和延时干扰的能力,电子战性能更为优良。     

MIMO雷达最大似然波达方向估计方法

根据MIMO雷达的工作原理和回波模型,在传统最大似然算法的基础上,提出了MIMO雷达波达方向估计的最大似然方法。通过理论分析,给出了波达方向估计的一致性证明和估计方差的计算公式。理论分析表明,MIMO雷达的最大似然估计方差比传统的相控阵雷达要小,估计性能优于传统相控阵雷达。最后通过蒙特·卡罗实验对不同信噪比、快拍数和接收阵元数等情况下波达方向估计的方差进行了仿真,证实了理论分析的正确性。     

基于关联计算的相控阵雷达前视成像技术

基于关联计算成像原理, 提出一种适用于相控阵雷达的前视成像技术, 其随机移相是由配置二维相控阵雷达来实现的.为了模拟经典量子关联成像中的随机涨落光场以实现测量的不相关性, 需要控制二维相控阵辐射出的波前呈现随机幅相波动特性, 再结合压缩感知(compressive sensing, CS)的模型框架与稀疏贝叶斯学习(sparse Bayesian learning, SBL)算法解决关联耦合问题以实现目标场景的方向维和俯仰维超分辨成像。甚至可以在不需要雷达与目标相对运动的情况下, 结合宽带信号体制实现雷达前视超分辨三维成像。仿真实验和实测数据验证了其原理的正确性和算法的有效性。     

相控阵雷达系统分布式仿真

基于先进的分布式仿真平台进行相控阵雷达的建模仿真,已成为目前雷达仿真的必然趋势。在研究了相控阵雷达系统相干视频信号仿真以及高层体系结构(HLA)时间管理的基础上,提出了基于HLA/RTI的分布式仿真中相控阵雷达仿真方法,并对雷达系统的时间推进进行了改进,最后给出了改进前后的仿真运行时间结果,证明所提出的改进方法能有效地提高系统的运行效率。     

基于特征向量空间聚焦的宽带DOA估计方法

针对传统宽带阵列信号波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法中由入射角预估带来的DOA估计偏差及其在多径效应等环境下的应用问题,提出基于特征向量空间聚焦的宽带阵列DOA估计方法。首先,考虑多径干扰等对DOA估计算法的影响,对接收信号自相关矩阵进行平滑处理。然后，以平滑自相关矩阵特征向量空间过渡性为基础,构造聚焦矩阵,并证明其完美聚焦性。理论分析及仿真结果表明,该方法无需对入射信号角度值进行预估,有效避免了聚焦误差,算法复杂度较低,提高了估计精度及效率。