基于混沌序列的MIMO雷达互补相位编码波形设计

多发多收(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达使用相互正交的波形作为发射波形。用混沌序列可以在短时间内产生任意数量、任意长度的正交混沌相位编码波形。由于互相关和自相关旁瓣的影响,混沌相位编码波形作为发射信号时的脉冲压缩输出具有较高的距离旁瓣。提出一种通过遗传算法联合迭代算法,搜索设计混沌相位编码发射波形的最优互补波形的方法,使得这种互补发射结构能够有效地抑制高脉冲压缩输出距离旁瓣,从而提高MIMO雷达的目标检测性能,特别是对相邻弱小目标的检测性能。仿真部分基于4种常用混沌序列,与相关文献中波形进行比较,证明了该方法的有效性。     

基于MMSE估计的全极化雷达自适应脉冲压缩

针对同时极化测量体制雷达发射波形自相关和互相关特性相互制约的矛盾,提出了一种基于最小均方误差估计的全极化雷达自适应脉冲压缩方法,其核心思想是通过初始化滤波器得到各距离单元散射系数的先验信息,并结合对应极化通道的回波信号,根据贝叶斯原理估计得到每个距离单元的自适应滤波器,在分离各极化通道回波信号的同时实现脉冲压缩。通过设置典型的仿真场景,从检测概率和目标极化散射矩阵估计的均方误差两个方面分析了自适应脉冲压缩算法的性能。仿真结果表明,该算法能有效地抑制邻近距离单元的干扰和不同极化通道之间的互扰,比标准匹配滤波器更好地实现全极化雷达脉冲压缩。     

针对距离采样失配的多波形自适应脉冲压缩

针对距离单元内调频信号的回波采样点与目标点失配(即距离采样失配)时,引发回波采样波形与参考信号波形之间相位失配以及自适应脉冲压缩性能下降等问题,提出了一种针对距离采样失配的多波形自适应脉冲压缩(multi-waveform adaptive pulse compression, MWAPC)方法。所提方法将多基地自适应脉冲压缩(multistatic adaptive pulse compression, MAPC)方法应用到单基地雷达,首先将单基地雷达的原始发射信号过采样得到多个采样版本的发射信号,并将各种采样版本视为不同的波形;然后借助于自适应脉冲压缩对相位失配的敏感性,依次用不同采样版本的发射信号对回波信号做多波形自适应脉冲压缩构建距离维与采样维的二维输出,得到在距离单元内目标点与采样点的相对位置关系。实验证明,所提方法可根据多个采样版本的采样时序将自适应脉冲压缩的二维输出延展成一维。相比于常规脉压方法,所提方法不仅能抑制因采样失配而产生的距离旁瓣,还可获得超出传统脉压方法的分辨能力,在同一距离单元内区分出不同位置的目标。     

用混沌序列提高MIMO雷达多目标检测性能

基于混沌相位编码信号在相关性和随机性等方面的良好特性,提出了一种用混沌相位编码信号提高多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达多目标检测性能的方法。取不同初始值代入混沌映射产生不同的混沌序列|通过均匀量化、四相编码得到混沌相位编码波形。通过多脉冲压缩累积有效降低混沌波形的互相关和自相关旁瓣,使得输出结果具有较低的旁瓣峰值,从而提高了MIMO雷达对多目标检测的性能。最后的仿真结果表明了该方法的有效性。     

一种脉冲压缩信号旁瓣抑制方法

给出了一种在脉冲压缩技术中实现低的压缩脉冲距离旁瓣的方法，由希望的压缩脉冲波形来设计加权滤波器。导出了可实现低的压缩脉冲距离旁瓣的条件。实验用声表面波(SAW)器件实现时，对线性调频信号，其压缩脉冲最大主旁瓣比为50dB。而用数字方法实现时，压缩脉冲最大旁瓣电平还受A/D及D/A变换器位数的限制。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于二相码的PD雷达解模糊及遮挡方法

为避免二相编码脉冲多普勒(pulse Doppler, PD)雷达的速度以及距离模糊，采用高脉冲重复频率工作(high pulse repetition frequency, HPRF)模式，并在多个脉冲间采用互相关峰值较低的二相编码信号，在接收端对多个发射脉冲间的回波信号进行数据重排，然后进行脉冲压缩、动目标检测，最终得到的峰值可无模糊体现目标的速度和距离。为减小PD雷达的工作盲区，采用了小的发射脉冲时间宽度，即二相编码信号的码片长度；为避免PD雷达的发射脉冲遮挡，采用两种HPRF发射正交二相编码脉冲信号。仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于小波变换的雷达目标回波信号提取算法

随着雷达技术的快速发展,低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)条件下的雷达目标信号提取越来越重要。传统的脉冲压缩算法在低SNR条件下作用不明显。提出了一种新的在低SNR条件下的雷达目标回波信号提取算法。该算法在传统脉冲压缩算法的基础之上,采用小波变换对脉冲压缩后的信号进行分解,提取信号高频信息的小波系数。再用改进的小波变换模极大值算法对信号的高频信息进行去噪,然后重构信号的高频信息,最后再重构完整的雷达目标回波信号。仿真结果表明,该算法能够有效地去除噪声,提取出雷达目标的回波信号,相比于脉冲压缩算法及其他算法性能得到了很大的提升。     

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。     

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。     

约束优化的空间变迹算法的旁瓣抑制应用

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)回波信号具有很高的动态范围, 会导致强目标的旁瓣覆盖临近较弱目标的主瓣, 造成漏检。传统的加窗方法在消除旁瓣的同时会导致分辨率的下降和目标主瓣能量的降低, 空间变迹(spatially variant apodization, SVA)算法的提出有效解决了这个矛盾。然而, 现有的各种SVA改进算法在有效抑制旁瓣的同时却导致了主瓣能量的降低。因此, 本文提出了一种基于约束优化的改进的SVA算法。通过严格约束滤波器的单调性和有效点的选取, 有效解决了主瓣能量降低的问题, 可以在有效抑制旁瓣的同时保留图像的细节信息, 有利于对图像目标进一步的检测与识别。     

长二相码准连续波雷达信号脉压及多目标影响

提出了一种高占空比长二相码准连续波雷达体制,并就其中的信号处理问题展开了讨论。该体制雷达采用前后截断回波信号处理方式,当接收部分回波信号后就对目标进行检测,解决了收发隔离和盲距问题。重点研究了长序列调相信号多目标对脉冲压缩的相互影响及其处理方法。采用限幅脉压可以抑制近距离大目标对远距离小目标的严重干扰。     

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.     

一类复合调制信号的脉冲压缩及旁瓣抑制

线性调频信号和二相编码信号在脉冲压缩雷达系统中使用较为广泛。分别对其进行分析后推导出一类线性调频 二相编码复合调制信号的时域表达式,使其兼有这两种信号的特点。对其进行仿真的结果表明,该复合调制信号容易产生并处理,其匹配滤波结果对多普勒频移也不敏感,但由于该信号的特殊性,常规的窗函数无法对其进行旁瓣抑制。采用了网络综合法抑制其旁瓣,效果十分理想。     

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。