基于深度学习的捷变相参雷达1-Bit块稀疏重构

近年来, 量化压缩感知理论在雷达目标参数估计问题中得到了广泛应用, 其主要思想是对采样回波数据进行量化, 并将雷达观测模型建模为欠定方程, 再利用压缩感知理论对稀疏目标信号进行恢复, 降低回波数据的位宽, 达到简化系统、提升效率的目的。本文建立了捷变相参雷达信号的块稀疏压缩感知模型, 并提出一种基于深度学习的1 Bit块稀疏重建网络B-BAdaLISTA, 该重建网络与传统1-Bit硬判决迭代算法比较, 在1 Bit采样量化下具有相近的重构性能和更快的收敛速度, 同时将块稀疏的结构特征融入到网络结构中, 显著提高了雷达目标参数的恢复质量。通过仿真实验定量分析了B-BAdaLISTA重建网络在无噪、有噪条件下的恢复能力, 验证了算法的有效性。     

频率捷变雷达的扩展目标检测

本文研究频率捷变雷达的扩展目标检测问题。当频率捷变雷达的合成带宽较大时, 雷达目标会变成扩展目标, 导致雷达无法直接应用传统的恒虚警检测算法。针对这一问题, 本文建立了频率捷变雷达的扩展目标检测模型, 推导了基于广义似然比的检验统计量, 并且通过数值仿真展示了相应的检测概率和虚警概率。为了提升雷达的抗干扰能力和频谱利用率, 本文考虑了雷达只使用一部分发射频点的场景。数值结果表明, 在高信噪比下, 频率捷变雷达使用的发射频点越多、合成带宽越大时, 扩展目标检测的性能越好。     

捷变频雷达联合脉内频率编码抗间歇采样干扰

间歇采样转发干扰通过对雷达信号进行部分采样并迅速转发, 在当前脉冲重复周期内, 产生相干假目标串, 使得基于传统频率捷变雷达的目标检测面临严峻挑战。因此, 在频率捷变技术基础上提出一种捷变频雷达联合脉内频率编码的抗间歇采样干扰方法。针对间歇采样干扰时域不连续的特点, 通过脉内频率编码-脉间频率捷变实现子脉冲间的相互掩护。脉冲压缩后, 首先利用最大类间方差法(Otsu)自适应计算阈值并抑制干扰, 然后通过二维稀疏重构方法实现目标检测。理论分析和仿真实验证明所提方法可以有效对抗间歇采样干扰。     

频率捷变雷达波形对抗技术现状与展望

频率捷变技术作为雷达领域的热门研究方向之一, 逐渐受到了国内外学者的重视并在电子对抗领域得到广泛应用。相比于传统固定载频雷达, 脉间捷变频雷达可以自主规避干扰覆盖频段, 难以被侦察机截获识别, 具有独特的主动波形对抗优势。该文系统地介绍了频率捷变雷达的特点, 全面梳理了国内外关于频率捷变新体制雷达的研究成果, 总结了脉间频率捷变雷达信号处理、雷达接收机系统实现的研究进展, 并分析了频率捷变雷达未来的几个发展趋势和所面临的问题。     

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。     

基于压缩感知的条带随机噪声雷达稀疏成像方法

将压缩感知理论与条带随机噪声雷达相结合,在假设场景目标稀疏的前提下,通过构造随机噪声的不同时延矩阵为稀疏变换矩阵以及通过构造随机噪声与部分单位阵的乘积为观测矩阵,提出了一种基于压缩感知的条带随机噪声雷达稀疏成像方法。该方法能在大幅减少回波信号采样数据量的前提下,准确重建出原始场景目标高分辨像。仿真结果证明了该方法的有效性与鲁棒性。     

随机捷变相位编码脉冲压缩的实现

捷变相位编码脉冲压缩技术是一项新的雷达信号处理技术。本文从理论与实验两方面就实现捷变相位编码脉冲压缩的几个主要问题进行了讨论。首先,作者提出了准最佳码集的构造方法。同时从理论上分析了采用捷变与压缩后积累相结合的信号处理方法对脉压性能的改善。其次,给出捷变码产生器、数字相关器及数字积累器的组成与工作过程、性能指标等。另外,作者还进行了计算机仿真及硬件实时处理方面的工作与实验。进一步验证了理论分析结果。     

基于非标准Keystone变换的波形捷变雷达相参积累算法

针对波形捷变雷达相参积累问题，提出基于非标准Keystone变换(Keystone transform, KT)的波形捷变雷达相参积累算法，基本思路是利用KT消除目标距离走动，然后再利用快速傅里叶变换进行多脉冲相参积累。考虑到标准KT需要进行搜索模糊数，基于尺度估计概念，提出了无需模糊数搜索的非标准KT,其中的尺度估计环节利用梅林变换实现。同时，针对捷变波形与相参体制兼容性问题，通过对基准波形进行时间尺度操作，设计了一种线性调频捷变波形。仿真结果表明，当信噪比大于-2 dB,所提非标准KT能够解决波形捷变雷达目标距离走动校正难题；所设计捷变波形不仅与相参体制雷达具有较好的兼容性，还可以实现目标距离主瓣不展宽旁瓣抑制。     

干扰极化捷变下的空域自适应滤波

雷达空域自适应滤波在应对极化捷变干扰时性能恶化, 因此研究了干扰极化捷变情况下, 雷达空域自适应滤波的性能。首先, 建立了极化捷变干扰的雷达阵列接收信号模型。其次, 对阵列接收数据构成的协方差矩阵进行研究, 得出一个干扰源在极化捷变时, 等价于两个不同方向的干扰源, 需消耗的雷达空域自由度为2的结论。进一步, 提出干扰极化捷变下的空域自适应滤波算法。最后, 试验验证了理论研究的合理性。     

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。     

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。     

存在强旁瓣目标的机载雷达地面运动目标检测

针对机载雷达进行地面运动目标检测时不可避免地要面对一些强旁瓣目标的情况下,提出了一种在强旁瓣目标环境下的运动目标检测算法,该算法在估计出强旁瓣目标频率的基础上利用最大似然方法估计运动目标的幅度来进行检测,可以有效地克服强旁瓣目标对地面目标检测的影响。给出了应用该方法的具体步骤,通过仿真实验证明了该算法的有效性。     

多载频相位编码雷达信号自适应脉冲压缩方法

多载频相位编码信号(multi-carrier phase-coded,MCPC)作为近年来备受关注的一种宽带雷达信号,具有较高的频谱利用率、良好的自相关以及频率分集特性等优点,因而在目标检测、抗干扰以及高分辨成像等领域具有较大的应用前景。针对MCPC雷达信号常规脉冲压缩易产生高距离旁瓣而导致强目标邻近的弱小目标检测困难问题,通过对MCPC雷达信号进行建模分析并结合其信号特点,提出了一种MCPC雷达信号自适应脉冲压缩算法,通过利用循环迭代获取每个距离单元的最优匹配滤波器,从而有效抑制了距离旁瓣,提高了对邻近距离单元弱小目标的检测能力。仿真实验验证了该方法的有效性,并进一步分析了编码方式对脉冲压缩距离旁瓣的影响。     

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。     

High sidelobe effects on interferometric coherence for circular SAR imaging geometry

The coherence is a measure for the accuracy of the interferometric phase,and the synthetic aperture radar(SAR) interferometric coherence is affected by several sources of the decorrelation noise.For the circular SAR(CSAR) imaging geometry, the system response function is in the form of the Bessel function which brings a high sidelobe,and the high sidelobe of CSAR will be an important factor influencing the interferometric coherence. The effect of the high sidelobe on the coherence is analyzed and deduced.Based on the interferometric characteristics of the slight difference in the viewing angles and the potential pixel offset in the interferometric SAR(InSAR) images,a relation between the radar impulse response and the coherence loss function is derived. From the relational model,the coherence loss function due to the high sidelobe of CSAR is then deduced,and compared with that of the conventional SAR.It is shown that the high sidelobe of CSAR focusing signal will severely affect the baseline decorrelation and coregistration decorrelation.Simulation results confirm the theoretical analysis and quantitatively show the baseline and coregistration decorrelation degradation due to the high sidelobes of CSAR.     

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。     

Signal processing technique for randomly discontinuous spectra HF radar waveforms

A major problem with all high frequency (HF) radars is a relatively poor range resolution available due to many interference sources. To avoid the interferences in frequency domain and operate with wideband, the randomly discontinuous spectra (RDS) signal is employed. However, it results in high range sidelobes when matching the reflected echo, which is much more difficult for target detection. A new signal processing technique that is radically different from the conventional technique to lower range sidelobes is introduced. This method is based on suppressing the selfclutter of the radar range ambiguity function (AF) by mismatched filtering. An effective algorithm is adopted to solve the filter coefficients. Simulation results show that the peak sidelobe level can be reduced to -30dB and the achievable system bandwidth is about 400KHz. The technique is adaptable to practical radar systems and applicable for other realtime signal processing.     

基于组合窗的OFDM-NLFM信号设计

高主副瓣比、窄主瓣宽度以及良好的正交特性是多输入多输出雷达波形设计的研究重点。利用组合窗法对非线性调频信号主副瓣比以及主瓣宽度进行了优化,分析了组合参数对信号的影响;在此基础上,提出了基于组合窗优化的正交频分非线性调频信号的设计方法,并对点目标正交频分回波信号进行了匹配滤波。仿真结果表明,优化后的雷达信号具有良好的正交性能。     

基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR地面动目标成像

针对大斜视条件下合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)地面运动目标成像存在的聚焦困难、几何形变严重、十字旁瓣大等问题, 提出一种基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR动目标成像算法。首先, 在推导具有精确斜距表达式的斜视动目标回波信号模型的基础上, 获得了初步成像结果并提取动目标的感兴趣区域(region of interest, ROI)数据。然后, 构造相位补偿函数并利用最小熵算法完成动目标参数估计, 再根据估计的参数对ROI数据进行相位补偿, 获得聚焦的动目标图像。进一步利用频谱旋转消除了几何形变, 利用稀疏增强方法减小了动目标旁瓣, 最终得到聚焦、无几何形变、低旁瓣的动目标图像。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

分布式相参雷达基线选择与标定误差分析

分布式孔径相参合成雷达一个显著的特点是能够对目标进行收发全相参合成探测,实现能量的最大化利用。要实现对目标的相参探测,单元雷达布站需遵循一定的基线选择准则,分别从回波相关、信号相参、目标分辨和阵面遮挡4个方面给出了雷达基线的选择准则;在此基础上,通过理伦分析和仿真验证得出基线标定误差不会对联合阵列波束指向产生影响,即基线标定误差不会引入角度指向误差;最后分析了阵面指向误差对联合阵列天线方向图和联合天线增益的影响,由于引入了相位差,使得联合阵列天线方向图副瓣电平随着阵面指向误差的增大而逐渐抬升,同时,造成联合天线增益出现损失。