高速机动目标长时间相参积累算法

在高速高机动目标的长时间相参积累过程中，跨距离单元和跨多普勒单元现象的出现会导致雷达回波增益急剧降低，进而影响雷达目标检测能力。针对上述问题，提出一种高效的长时间积累算法。该算法首先对脉压回波信号做keystone变换消除目标的距离走动，然后利用改进相参积累型平滑广义三阶相位函数与改进相参积累型平滑三阶相位函数分别完成对目标的二阶与一阶加速度的估计，最后使用De-chirp技术消除目标的高阶多普勒相位项，完成回波在距离-多普勒维度上的聚焦。由于所提算法利用了雷达回波的相参特性并通过恒定延迟引入机制，因此表现出优异的抗噪声性能与参数估计精度。仿真实验和理论分析都证实了所提算法的有效性与抗噪声鲁棒性。     

高速机动目标长时间相参积累和参数估计算法研究

长时间相参积累是提高雷达探测性能的重要技术之一。在高速高机动目标的长时间积累过程中引起的距离走动、距离弯曲、多普勒频率走动与多普勒频率弯曲效应会带来严重的积累信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)损失, 进而使得噪声背景下雷达难以有效发现探测目标的存在。针对上述问题, 提出了一种针对高速机动目标的参数化长时间积累算法。首先，使用keystone变换(keystone transform, KT)校正了线性距离走动。然后, 使用相参积累型修正三阶相位函数(coherently integrated modified cubic phase function, CIMCPF)与相参积累型修正高阶模糊函数(coherently integrated modified high-order ambiguous function, CIMHAF)算法分别完成了对一阶和二阶加速度的参数估计。得益于CIMCPF与CIMHAF对信号相参特性的利用, 该算法在低信噪比下依然有效。同时, 由于没有对参数网格搜索的过程, 算法的计算复杂度也较低。仿真实验与分析证实了所提算法的优异性能。     

基于高超平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法

针对高超平台前斜视合成孔径雷达地面动目标检所面临的许多问题:巨大的距离走动量和多普勒中心偏移、严重的距离-方位二维耦合、回波信号的多普勒频谱折叠以及包络偏移等,本文提出了一种基于高超声速平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法。首先进行距离走动校正和距离脉压,完成距离-方位二维解耦合,并补偿距离向通道相位偏差实现距离向包络对齐;然后进行三阶方位线调频傅里叶变换(chirp Fourier transform, CFT)充分压缩回波信号的多普勒带宽,并补偿方位向通道相位偏差实现方位向包络对齐;最后,在距离脉压-方位CFT域通过偏置相位中心天线方法抑制静止杂波并保留运动目标回波。该方法可以解决回波信号方位多普勒谱折叠的问题,还可以将运动目标的最小可检测速度减小一半。     

基于相位调制的雷达抗假目标干扰方法

针对欺骗式干扰难分辨和难去除的问题, 基于相参积累的原理, 提出一种基于相位调制(Phase Modulation, PM)的雷达抗假目标干扰方法。首先, 雷达发射相位调制的脉冲串信号, 之后根据相位的先验信息在接收时对回波信号进行相位补偿。然后，对回波信号进行脉冲压缩和相参积累, 在处理后形成的距离-多普勒图上对真、假目标进行分辨并提取出目标的多普勒频率。最后，结合自适应波束形成原理以及真实目标的多普勒频率信息, 设计自适应多普勒滤波器, 对回波脉冲串进行处理, 使真目标得到增强, 并在假目标的多普勒频率处形成零陷, 解决了假目标难去除的问题。仿真实验表明, 所提方法能有效分辨并去除回波信号中的假目标。     

基于Keystone变换的警戒雷达信号处理

增加积累时间是提高检测微弱目标能力的一种重要手段。为了实现警戒雷达对高速运动微弱目标的探测,提出了一种新的雷达信号处理方法。利用Keystone变换补偿长时间积累和目标高速运动导致的跨距离单元走动,使目标能量得到有效积累,并通过数据融合解多普勒模糊,实现对目标的有效检测和参数估计。该方法可以用于对不同距离和速度的多个目标长时间相参积累和检测,同时,随着脉冲积累个数的增加,提高了测速精度。多目标仿真的结果验证了该方法的有效性。     

基于瞬时测频原理的高机动隐身目标检测算法

高速、高机动隐身飞行器严重压缩了防空导弹雷达导引头的探测威力,而通过增加相参积累时间提高导引头灵敏度是解决此问题的有效技术途径之一。提出一种基于瞬时测频原理的长时间相参积累算法,用于脉冲多普勒雷达导引头对隐身目标的检测。该算法将电子对抗领域成熟的瞬时测频技术创新应用于雷达导引头的目标检测过程中,通过对弹目相对加速度的盲估计,补偿回波信号中的二次项,使得因弹目相对加速度产生的频谱展宽问题得以解决。补偿后的回波信号相参积累时间得以增加,这使得导引头检测灵敏度随之提高。仿真条件下,此算法将导引头的截获灵敏度提高了12.5 dB,作用距离提升一倍有余。此算法还可以推广应用到弹目加加速度或者更高次项存在的情况。     

基于离散频率编码的PD雷达二维解模糊方法

针对脉冲多普勒雷达在中脉冲重复频率下同时存在距离模糊和多普勒模糊问题, 提出了一种基于正交离散频率编码(discrete frequency coding, DFC)波形解二维模糊的方法。基于雷达循环发射的一组正交DFC信号, 在回波脉冲压缩过程中, 利用信号正交性进行距离模糊区域的分离, 完成距离解模糊。通过多普勒模糊数遍历补偿以及与keystone后相参积累结果对比, 确定正确的多普勒模糊数, 完成多普勒解模糊。经过Keystone处理后, 可以进行整个驻留时间的相参积累, 提高回波在低信噪比情况下的目标检测及参数估计能力。同时考虑了DFC信号的多普勒敏感性问题, 在精确匹配滤波过程中补偿了脉内多普勒的影响。仿真实验验证了所提方法解二维模糊的有效性以及低信噪比检测能力。     

基于相干Doppler干涉的微动目标宽带成像方法

二维像是雷达目标最重要的特征之一,它反映了目标的几何形状、散射结构等特性。在目标存在微动的情况下,即使目标散射中心不发生越距离单元走动,微动带来宽带回波的非线性相位也会导致方位向的散焦。针对这一问题,提出了基于相干多普勒干涉的微动目标宽带雷达成像算法,其核心思想是在对强散射中心所在的距离单元进行相干多普勒干涉成像的基础上,再进行目标二维像重构。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

无源双基地雷达随机初相补偿及误差影响分析

分析了在无源双基地脉冲雷达中,利用从直达波信号中提取的初始相位来补偿目标散射回波随机初相的过程。指出了由于接收通道噪声和天线噪声的存在,从直达波参考信号中提取的初始相位是一个随机变量。为使相位补偿误差影响分析结果并不依赖于哪一种特定的相位同步方案,给出了相参积累过程的一般数学模型和相位补偿误差的概率密度函数,推导了系统互模糊函数处理后的峰值输出,定义了相参积累损耗以分析相位同步误差的影响,并根据数学模型数值分析了不同信噪比条件下的积累损耗。结果表明,当直达波信噪比为30 dB时,相位补偿误差带来的信噪比损失约为0.3 dB,而当直达波信噪比大于40 dB时,相参积累损失可以近似忽略。     

一种基于时频匹配的长时间相干积累器设计

对回波信号进行长时间相干积累是实现雷达威力增程的重要手段。为补偿目标匀加速运动对回波 相干性的破坏并提高相干积累处理的时效性,首先提出一种基于时频域匹配处理的长时间相干积累方法,该方法 可避免目标多普勒模糊的影响,实现对目标速度和加速度的补偿;其后,给出了基于时频域匹配的长相干积累处 理器运动补偿通道间隔的定量化设计技术,并提出了采用多片通用图形计算卡的积累器并行优化实现方法。此 外,还研究了静止轨道卫星相对地面雷达站的运动规律,并针对此类目标的长时间相干积累探测进行了并行化设 计实现,从而验证了方法的有效性和实用性。     

机动目标距离徙动校正与检测算法

在机动目标的检测中,目标的速度、加速度会产生距离徙动和多普勒徙动的现象,影响机动目标的积累与检测性能。针对上述问题,提出一种基于频率轴反转变换与广义变尺度傅里叶变换的机动目标检测快速非搜索算法。首先在距离频域-方位时域利用频率轴反转变换校正距离徙动,回波信号变为线性调频信号;接着利用Wigner-Ville分布变换核与广义变尺度傅里叶变换对目标参数进行估计;最后在距离-多普勒域完成目标能量的积累。与现有方法相比,所提方法可以快速校正距离徙动,实现非搜索的目标参数估计,计算复杂度低。仿真实验表明,该方法可有效完成机动目标的检测与参数估计。     

基于keystone变换的宽带目标识别雷达杂波抑制

对宽带雷达,相邻回波间会出现越距离单元走动现象,传统杂波抑制方法不适用。keystone变换在校正越距离单元走动时,无法同时校正模糊次数不等的多个目标。基于上述思想,提出了一种结合keystone变换在频率域-多普勒域联合提取目标信号和抑制杂波的适合于宽带目标识别雷达的杂波抑制新方法。该方法较好地解决了当keystone变换过程中目标和杂波出现不同的模糊因子时,如何校正越距离单元走动的这一难题。计算机仿真结果表明,该方法在低信杂比情况下仍可保持较好的识别性能。     

高阶运动目标的长时间相参积累算法

针对具有任意阶运动的目标的长时间相参积累问题,提出一种基于多维非均匀快速傅里叶变换(non-uniform fast Fourier transform, NUFFT)的长时间相参积累算法。该算法先在快时间频域沿慢时间维利用多维NUFFT实现运动补偿,然后通过快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform, IFFT)最终实现相参积累。该算法积累性能接近理论最优且计算量小于已有算法。特别地,对于具有加加速度的运动目标进一步提出基于Wigner NUFFT的相参积累算法,该算法相比多维NUFFT,计算量大大减小,但对积累前单个脉冲的信噪比提出更高要求。仿真结果证明了所提算法的有效性。     

Chirp雷达对高速运动目标有效相参积累的算法研究

首先详细分析了包络走动对积累信噪比的影响因子,然后分别给出了最优相参积累和包络插值移位补偿相参积累两种积累途径,通过分析得出后者对包络走动补偿精度要求不敏感的结论,在低信噪比条件下能够实现较长时间有效相参积累。仿真结果显示,包络插值移位补偿相参积累法适合不同的应用需求,在-8dB和200个积累脉冲的条件下输出信噪比损失小于3dB。     

跳频信号的相参与非相参积累时频差估计方法

跳频信号载频随时间变化发生跳变, 因此跳频信号具有丰富的频域信息，而且其在时域上为连续信号, 相比单跳信号也具有更丰富的时域信息。时频差估计精度与信号在时频域上的分布情况以及信号能量和噪声有关。时差估计主要与信号频域分布有关, 而频差估计主要与信号时域分布有关。跳频信号时频域信息丰富, 多跳相参积累后, 时频差参数估计能够充分利用信号的时频域信息, 克服单跳信号时频差估计精度不高的问题。针对跳频信号的时频差估计问题, 首先分析了单跳基带信号的互模糊函数, 再从时差与频差的维度推导了多跳基带信号互模糊函数的相位差异, 最后通过频差归一化与相位对齐补偿提出了多跳信号互模糊函数相参积累的时频差估计算法。同时, 在不满足相参积累的条件下, 分析了跳频信号的非相参时频差估计方法, 并理论分析了两种跳频信号时频差参数估计方法性能与信号各参数的关系。仿真结果表明跳频信号相参时频差估计算法性能最优, 非相参方法的估计性能其次, 单跳信号的估计性能最差, 验证了理论性能分析结果的正确性。     

基于高度扫描的ISAR三维成像研究与仿真

研究了基于高度扫描的大转角逆合成孔径雷达(ISAR)三维成像,针对干涉逆合成孔径雷达技术不能将同一距离和方位单元但不同高度上的散射中心进行区分以及大转角转台转动带来的越距离单元徙动等问题,在传统大转角ISAR成像基础上,增加了高度扫描,建立了三维成像系统,提出了适用于大角度转动的ISAR三维成像算法,应用波谱理论对三维目标的高度信息进行去耦,将其转化为二维大转角ISAR成像的问题,然后利用聚焦卷积积分算法进行成像,并分析了高度扫描的ISAR系统具有高度分辨率的原因。最后通过仿真目标模型进行验证,结果表明该算法具有三维成像能力,且能够得到高质量高分辨率的目标像。     

ISAR越距离单元走动校正的近似极坐标算法

在ISAR系统中,通常假设不发生越距离单元走动,并应用距离多普勒(RD)算法获得目标的ISAR像。但是当雷达具有较高的分辨率,目标的尺寸较大,或目标在成像相关时间内转过了较大的角度时,散射点的越距离单元走动难以避免。为校正越距离单元走动,提出了一种近似极坐标算法。该算法将相关时间内的雷达回波数据近似为波数域梯形区域上一系列的采样点,并插值得到波数域矩形区域上的采样点,最后通过傅里叶变换得到目标的ISAR像。在目标均匀转动的假设下,该极坐标算法通过近似,不再要求已知目标的转角信息,并且能够较好地校正散射点的越距离单元走动。最后的仿真结果证实了算法的有效性。     

Detection of weak target for MIMO radar based on Hough transform

An effective method of multiple input multiple output (MIMO) radar weak target detection is proposed based on the Hough transform. The detection time duration is divided into multiple coherent processing intervals (CPIs). Within each CPI, conventional methods such as fast Fourier transform (FFT) is exploit to coherent inte-grating in same range cell. Furthermore, noncoherent integration through several range cells can be implemented by Hough transform among all CPIs. Thus, higher integration gain can be obtained. Simulation results are also given to demonstrate that the detection performance of weak moving target can be dramatically improved.