机载线性调频-捷变频雷达地海杂波特性

为了模拟脉内线性调频、脉间频率捷变体制下某型号雷达的地海杂波,在利用距离多普勒网格法计算常规PD(pulse-Doppler)雷达地海杂波功率谱的基础上,从脉内子脉冲叠加的观点分析线性调频信号对常规雷达杂波功率谱和幅度分布特性的影响,进而分析频率捷变所引起的脉间相关性减弱和时间随机序列方差的减小。得出的结论有:线性调频-频率捷变体制雷达杂波的功率谱与对应常规雷达的形状基本吻合,而幅值的变化与脉压比有关;该体制雷达的杂波随机序列服从瑞利分布,雷达参数变化导致杂波随机序列的方差变化。最后给出某攻击状态下的仿真实例。     

基于Lorenz混沌的MIMO雷达信号设计及性能分析

多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达研制中的一项关键内容便是提高所发射信号的正交性能,离散频率编码波形(discrete frequency coded waveform, DFCW)信号是一种常见的MIMO雷达信号,但其自相关旁瓣峰值(autocorrelation sidelobe peak, ASP)一般较高,约为0.21(-13.6dB),不利于微弱目标检测。通过Lorenz混沌系统构造离散频率编码序列,并将DFCW的子脉冲内部构造为线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号,使其自相关性能相较于DFCW信号明显提升。在此基础上,采用脉间分集方法不仅使其抗截获和抗干扰能力提高,而且在多脉冲压缩积累后的输出结果具有更低的旁瓣峰值,从而提高检测性能。     

旁瓣干扰对抗技术研究

防空雷达为了消除从旁瓣进入的干扰,通常采用自适应旁瓣对消和旁瓣消隐技术。旁瓣对消主要消除从旁瓣进入的连续式杂波干扰;旁瓣消隐主要消除从旁瓣进入的脉冲式杂波干扰。旁瓣消隐技术在使用中存在的一个问题是:当从旁瓣进入的脉冲式杂波干扰充满整个距离通道时,旁瓣消隐器在抑制干扰的同时,也使目标信号被抑制,从而失去对目标的探测能力。提出了一种技术方法,可使二者合二为一,并可有效解决旁瓣消隐技术存在的问题,从而可使防空雷达有效消除从旁瓣进入的连续式杂波干扰和脉冲式杂波干扰。     

一种NLFM-CPM雷达通信一体化信号设计

针对利用雷达信号调制通信信息提高雷达低占空比脉冲发射形式下的通信速率时,信号自相关旁瓣较高的问题,提出一种基于非线性调频(nonlinear frequency modulation, NLFM)信号的雷达通信一体化信号形式。首先,结合连续相位调制(continuous phase modulation, CPM)建立了NLFM-CPM一体化信号模型。然后,根据雷达自相关性能准则与分辨性能准则,在匹配滤波的处理方案下,分析了一体化信号的调制参数对雷达探测性能的影响。最后,分析了调制参数对通信性能的影响。仿真结果表明,该信号在不损失雷达主瓣能量、距离与速度分辨率以及兼顾通信可靠性的前提下,可实现低于-35 dB的自相关旁瓣。     

低重频PD雷达对低空飞行器的发现概率计算

提出了低脉冲重复频率(LPRF)PD雷达探测飞行器目标的发现概率计算方法。采用临界仰角法处理雷达的未知参数。将旁瓣杂波合理等效为白噪声,处理目标频移落在旁瓣杂波区的情况。采用等效杂波散射截面积叠加旁瓣杂波中目标临界散射截面处理目标频移落在主瓣杂波区的情况,并考虑偏置相位中心天线(DPCA)技术对临界散射截面的影响。最后以E-2C预警机为例,计算某目标在低空突防时发现概率。结果表明,预警机探测低空突防飞行器目标时,目标减小RCS,或选择海情等级较高时突防成功率较高,而目标高度变化对发现概率影响较小。     

主动雷达导引头地海杂波功率密度谱仿真

采用复合制导体制的防空导弹 ,在其末制导阶段下视攻击低空目标时 ,主动导引头会接收到较强的地/海杂波。杂波对主动导引头的性能影响很大 ,为了评估杂波对导引头的作用 ,必须计算地 /海杂波的谱密度。对于使用高脉冲重复频率的主动多普勒雷达导引头 ,连续波近似法不仅计算相对简单 ,而且可以给出较高的计算精度。但该方法在计算高度杂波时 ,误差较大 ,在计算出的杂波谱图上仅能得到主瓣杂波和旁瓣杂波 ,无法看出高度杂波的形状 ,高度杂波实际上成为旁瓣杂波。提出了一种改进的连续波近似方法 ,它提高了高度杂波的计算准确度 ,对旁瓣杂波的计算亦有改善。     

基于余弦幅度加权的低旁瓣多相位分段调制干扰方法

多相位分段调制(multiple phases sectionalized modulation, MPSM)干扰可以对线性调频脉冲压缩雷达产生局部压制式干扰效果, 能够对目标进行有效保护。然而MPSM干扰存在较强的旁瓣, 当对目标进行保护时容易被发现, 不利于干扰的隐蔽实施。针对这个问题, 提出一种基于余弦幅度加权的低旁瓣MPSM干扰方法。该方法借鉴时域加窗抑制旁瓣的思想, 首先将接收到的雷达信号在时域内分成多段, 并对每段信号调制不同的相位, 之后对每段信号进行余弦幅度加权, 从而产生基于余弦幅度加权的MPSM干扰。该干扰方法经过雷达脉冲压缩处理后, 能够产生具有一定范围的噪声压制式干扰效果, 并且具有低旁瓣特性。利用该方法对目标进行干扰保护的同时, 还能够减少旁瓣干扰功率, 增强干扰实施的隐蔽性, 降低被发现和剔除的概率。理论分析和仿真实验表明了方法的可行性和有效性。     

基于分数阶模糊函数的海面运动弱目标检测

通过推导单频信号、线性调频信号和含有三次项信号的正负对称旋转角的分数阶模糊函数,得到一个有用的结论:单频信号和线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号正负对称旋转角的分数阶模糊函数模函数处处相等,而对于含有三次项的回波信号,其模幅度差别很大。根据此特性提出了一种海杂波背景下的基于正负旋转角的分数阶模糊函数模函数对消的运动弱目标检测方法。通过对智能像素处理（intelligent pixel-processing, IPIX)雷达实测数据验证表明,所提方法在增加目标与杂波分数阶模糊函数峰值差、提高信杂比等方面都明显优于仅对回波作分数阶模糊函数。采用双参数恒虚警检测方法设置适当的门限,文中研究的检测方法能够达到更好的检测效果。     

强杂波下基于压缩感知的低空风切变速度解模糊

毫米波线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave, LFMCW)雷达进行低空风切变检测时, 会严重受到地杂波信号干扰, 并且风速估值模糊。针对该问题, 本文提出强杂波背景下利用压缩感知实现低空风切变速度解模糊。该方法依据多重频脉组参差方式下雷达回波的非均匀欠采样特性在角度-多普勒域中构建无模糊冗余字典(感知矩阵), 之后利用压缩感知技术提取杂波谱主要分量, 估计杂波能量支撑区, 建立杂波抑制矩阵, 接着基于加权的最小l₁范数优化模型实现杂波抑制并恢复出低空风切变在角度-多普勒域中不模糊的稀疏向量, 得到风场无模糊多普勒信息, 最终求得准确的速度值。     

基于MDCFT的线性调频信号参数估计方法及仿真

修正的离散线性调频傅氏变换(MDCFT:Modified Discrete Chirp-Fourier Transform)消除了离散线性调频傅氏变换(DCFT:Discrete Chirp-Fourier Transform)对参数的限制,实用性大大增加.但是由于其过高的旁瓣,在检测相同频率分辨单元的不同目标时存在缺陷.提出了一种从比较MDCFT幅度值矩阵行(列)的峰值旁瓣比来分别定位线性调频信号的多普勒中心频率和调频率的方法.分析了多普勒调频率和中心频率对邻近目标分辨的影响,并通过本方法解决了相邻目标分辨的问题.通过一系列的仿真,证明了所提方法的有效性和正确性.     

直接数据域迭代空时自适应处理方法

针对常规空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)在机载雷达非均匀杂波环境下杂波抑制性能下降的问题,提出一种直接数据域(direct data domain, DDD)迭代空时自适应处理方法。首先利用数据的特殊结构和空时谱的稀疏性引入一种新的迭代自适应(iterative adaptive approach, IAA)空时二维谱估计算法,然后在获得待检测单元空时谱分布的基础上重构无孔径损失的协方差矩阵,最后根据目标信号在空时平面的分布特点,提出一种新的目标剔除算法对协方差矩阵进行修正,以避免目标自相消。仿真实验结果表明,在存在3%阵列误差的情况下,所提方法在旁瓣杂波区的改善因子比传统直接数据域方法高出约10 dB、比多普勒平移法高出约5 dB。     

高超声速目标雷达回波脉内运动模型

针对线性调频脉冲压缩雷达体制下高超声速目标回波信号建模问题,采用目前常用的停走模型,由于忽略了目标在一个脉冲持续时间内（简称脉内）的运动,不能真实反映目标回波特点,高超声速目标回波信号的脉冲压缩输出存在较严重的主瓣偏移并展宽的问题,严重影响目标信号的积累与检测。对此,提出了高超声速目标回波信号的脉内运动模型,理论分析和数值仿真均表明了高超声速目标的回波信号采用脉内运动模型的必要性。在典型参数下,采用脉内运动模型比采用停走模型的脉冲压缩增益提高3 dB以上。     

正弦调频干扰下二进制偏移载波的精确捕获

针对正弦调频(sinusoidal frequency modulation, SFM)干扰下二进制偏移载波(binary offset carrier, BOC)信号捕获困难的问题,提出了一种基于离散SFM变换(discrete SFM transform, DSFMT)和部分匹配滤波结合全相位快速傅里叶变换(partial matched filter-all phase fast Fourier transform, PMF-apFFT)的干扰抑制捕获改进算法。该算法首先通过FFT估计SFM干扰的调制频率,在调制频率估计的基础上进行DSFMT,然后从DSFMT域中去除干扰成分再做DSFM反变换(inverse DSFMT, IDSFMT)实现干扰抑制,最后对干扰抑制后的BOC信号采用PMF-apFFT方法完成精确捕获。理论分析与仿真结果表明,所提算法在不影响DSFMT性能的前提下大幅简化了传统DSFMT的计算复杂度,并且在同等情况下,当检测概率为1时，所提算法的性能相比于DSFMT结合PMF-FFT的算法提高了大约3 dB。     

正弦调频干扰下二进制偏移载波的精确捕获

针对正弦调频(sinusoidal frequency modulation, SFM)干扰下二进制偏移载波(binary offset carrier, BOC)信号捕获困难的问题,提出了一种基于离散SFM变换(discrete SFM transform, DSFMT)和部分匹配滤波结合全相位快速傅里叶变换(partial matched filter-all phase fast Fourier transform, PMF-apFFT)的干扰抑制捕获改进算法。该算法首先通过FFT估计SFM干扰的调制频率,在调制频率估计的基础上进行DSFMT,然后从DSFMT域中去除干扰成分再做DSFM反变换(inverse DSFMT, IDSFMT)实现干扰抑制,最后对干扰抑制后的BOC信号采用PMF-apFFT方法完成精确捕获。理论分析与仿真结果表明,所提算法在不影响DSFMT性能的前提下大幅简化了传统DSFMT的计算复杂度,并且在同等情况下,当检测概率为1时,所提算法的性能相比于DSFMT结合PMF-FFT的算法提高了大约3 dB。     

线性调频脉冲的移频干扰性能研究

借鉴模糊函数,对线性调频脉冲在匹配滤波下的移频干扰进行分析,重点对其性能参数(失配峰值损耗、干峰时刻、干噪比、干信脉宽比)进行推导。通过分析可知,当频偏比较小时,移频干扰产生与原信号相仿的波形输出,以欺骗干扰为主;当频偏比较大时,移频干扰产生的波形严重失真,以压制干扰为主。最后,运用雷达方程对这两类情况进行进一步分析。     

二重频高频雷达折叠杂波抑制算法

高频雷达系统中,远距离扩展杂波经距离折叠后,将淹没检测区域中的目标,为保证目标的检测质量,需对折叠杂波进行抑制。在发射二重波形重复频率信号下,提出了通过逻辑映射抑制杂波的方法。给出了参数设计准则,并分析了算法对杂波的抑制性能。仿真实验表明,在合适的信号参数下,该算法能够有效地抑制远距离折叠的扩展杂波。     

二相码旁瓣抑制的神经网络方法

本文研究了二相编码雷达信号的距离旁瓣抑制问题，用多层感知器网络实现了１３位巴克码的脉冲压缩和旁瓣抑制处理。计算机模拟结果表明，这种处理方式在主副比和多卜勒性能上优于直接失配加权处理。     

基于距离-多普勒域的电离层杂波极化抑制方法

斜投影极化滤波是高频地波雷达(high frequency surface wave radar, HFSWR)抑制干扰的有效方法。分析了干扰估计误差对斜投影极化滤波器性能的影响,指出多普勒处理后的电离层杂波较处理之前具有更高的干噪比,在距离 多普勒域处理可获得更佳的估计精度和干扰抑制效果。提出一种基于距离 多普勒域的电离层杂波极化抑制方法,并使用实测数据对其处理效果进行验证。对某HFSWR实验系统实际录取的数据处理结果表明,电离层杂波干扰得到有效抑制,信干比改善可达15 dB以上。