基于多特显点的无人机分布式相参雷达相位同步误差估计方法

分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar, DCAR)实现全相参的关键是相位同步。然而,滤波器网格失配、单元雷达较强机动性及姿态变化等因素均会对DCAR的相位同步带来不利影响,为此,针对DCAR的相位同步问题,该文提出了一种基于多特显点的无人机DCAR相位同步误差估计方法。该方法首先提出了利用多项式迭代方法消除由于滤波器网格失配引进的残余相位,并根据惯导提供的姿态信息对DCAR回波进行姿态补偿,然后提出了利用Taylor估计法对各单元雷达位置误差进行估计,再根据自校正算法估计出了剩余相位误差,最后对DCAR系统校准以实现相位同步。仿真实验验证了研究结论的正确性。     

双基地宽带成像雷达时间及调频率同步方法

双基地宽带成像雷达由于不同源会产生时间同步误差和调频率同步误差。针对这一问题,面向低成本、小型化雷达接收机设计同步方法。针对时间同步问题,提出了直达波触发的收发脉宽非一致时间同步方案,通过使用直达波触发接收窗启用时刻,同时增加接收窗长度和低通匹配滤波,以完成时间同步。针对调频率同步问题,提出了采用吕氏分布对调频率误差进行估计,进而进行补偿,以完成调频率同步。该时间及调频率同步方法基本不需要增加接收机硬件成本,可以适应小型化接收雷达需求。基于小型宽带雷达搭建室内的双基宽带雷达模型,实验实现了双基雷达同步以及数据采集、成像。实验结果验证了所提方法的有效性。     

分布式相参雷达几何布置约束条件

分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar, DCAR)通过调整空间分布单元雷达发射和接收时的时间、相位,实现信号相参合成,提高对空间关注区域的探测性能。然而单元雷达位置的布置会影响信号的相参性,进而影响DCAR的合成增益。针对在保证信号合成增益约束下的单元雷达几何布置问题,首先给出DCAR的3种典型结构,然后分析接收信号去相参性的来源,提出DCAR单元雷达几何布置的两个约束条件——信号相参性约束和相参参数可替代约束,建立了目标尺寸、探测距离、载频和视角之间的约束关系。最后通过仿真实验验证了所提出约束条件的合理性和正确性。     

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。     

双基地MIMO雷达发射阵列幅相误差的旋转阵列校正法

双基地多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达可利用直达波进行幅相误差校正,但当直达波方向测量不准时,现有的校正算法性能会严重恶化。针对此问题,提出了一种新的基于子空间的旋转阵列幅相误差校正算法。该算法通过旋转发射阵列天线得到不同方位角的协方差矩阵,利用子空间算法估计通道的增益和相位误差。该算法无需已知直达波的入射角,只需已知发射阵列天线的旋转角度,即可同时完成发射通道幅相误差和直达波到达角的估计,且性能较好,计算机仿真和实测数据结果验证了算法的有效性。     

基于信号重建的分布式相参雷达相参参数估计算法

分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar, DCAR)基于相参参数(coherent parameters, CPs)调整空间分布单元雷达发射和接收时的时间、相位,实现信号相参合成,以提高对空间关注区域的探测性能。故获得高精度的CPs估计是DCAR实现相参合成的前提。然而,估计CPs需要的理想同频正交信号并不存在,非理想正交信号间互相关能量泄漏严重制约CPs的估计性能。为此,提出一种基于重建-剥离-重建的信号处理框架来重建“干净”匹配滤波输出,再由重建的“干净”信号估计CPs的方法。仿真实验证明,该方法能有效抑制非理想正交信号间的互相关能量泄漏,并显著提升CPs的估计精度。     

基于多波位杂波的通道相位误差估计方法

雷达的通道误差会影响杂波抑制效果和参数估计性能。为解决此问题,提出了一种针对机载扫描模式雷达的通道相位误差估计方法。首先对不同接收通道的杂波数据进行干涉处理,然后结合扫描角来求解通道相位误差。为了减小系统噪声影响,提高估计精度,选取主杂波内独立同分布的距离单元作为估计样本。另外,对多个波位的杂波求平均进一步降低了估计误差。机载雷达实测数据处理结果表明,该方法可以较好地补偿通道相位误差,并且可以显著提高系统的目标定位能力。     

一种改进的米波雷达低仰角处理算法

由于多径效应的存在,使得米波雷达在低仰角工作时接收到的回波是两组相干信号,即直达信号和反射信号的矢量叠加.提出了一种米波雷达在低仰角环境下DOA(波达方向)估计的新方法,先对各子阵的接收数据进行线性变换,然后对线性变换后的数据和实测数据的差分结果应用阵列旋转不变性实现米波雷达低仰角的波达方向估计.算法对信号所处环境不敏感,可以有效地克服多径效应,而且运算量小.理论分析和计算机仿真都表明新算法的优越性.     

基于线性变换的阵列幅相误差自校正算法

针对天线阵列的幅相误差严重影响阵列测向算法估计性能的问题,提出了一种基于线性变换的阵列幅相误差自校正算法。该方法通过利用幅度相位特性一致的辅助阵元,进行矩阵的正交线性变换,并结合最小二乘法算法,有效地估计阵列的幅相误差系数和入射信号的波达方向。其不需要谱峰搜索,无特征分解运算,计算量小,复杂度低,可实现对阵列幅相误差的快速校正。计算机仿真实验结果验证了该算法估计性能的有效性。     

极化域DOA估计与阵元姿态位置误差自校正

极化阵列波达方向估计的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法可以利用数据的多线性关系减少需搜索参数,适用于跳频、宽带信号。电磁矢量传感器在空间单一位置接收的完备电磁信息,可以转化为任意姿态下接收信号。无需专用校正信号源,利用系统使用期间获得的参照信号,可得到各传感器位置误差参数。仿真实验表明,该方法可实现极化阵列阵元六维空间参数误差自动校正。     

基于滤波器网格失配的分布式相参雷达目标参数估计方法

针对分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar, DCAR)精确的目标参数估计问题,首先建立了以多普勒分复用(Doppler division multiple access, DDMA)波形作为发射波形、存在滤波器网格失配的DCAR信号模型,接着分析并验证了滤波器网格失配严重影响目标参数估计进而降低DCAR信号相参合成性能,最后提出了联合全局-局域搜索和基于稀疏傅里叶变换(sparse Fourier transform, SFT)的两种DCAR目标参数估计方法来降低滤波器网格失配,联合全局-局域搜索的方法通过对滤波器局域加密的方式降低网格失配。为了降低运算量,利用目标信号频率相对于整体频域是稀疏的特性,采用基于SFT搜索的方法通过梯度下降的方式避免滤波器的遍历搜索。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于数据相关的多雷达融合成像相干配准研究

针对多频带雷达融合成像中不同雷达信号间的相干配准问题,提出了一种新的基于雷达测量数据相关的相干配准方法。该方法在相干配准时不需对各雷达数据分别建模,相对于现有文献中采用的基于信号模型的相干配准法,降低算法复杂度的同时消除了建模误差,提高了相位参数估计的精度。对相干配准后的各雷达数据,通过超分辨和最优迭代方法建立全局信号模型,并对空白频带进行数据预测,得到整个频域范围的目标频率响应。仿真结果表明,该方法相干配准时相位参数的估计性能和最终的融合成像性能均优于现有的模型相关方法,且具有良好的抗噪性能。     

基于ADS-B的多站时间同步系统的偏差联合估计方法

针对基于广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance broadcast,ADS-B)的多站时间同步系统中ADS-B位置误差、站址测量误差和时差测〖JP2〗量误差等因素对同步精度的影响,建立了偏差条件下基于ADS B〖JP〗的多站同步模型,给出了理论同步误差的计算方法,指出引起显著同步误差的系统延时误差。提出一种延时误差和待同步站钟差的联合估计方法,理论推导了克拉美-罗下限(Cramer-Rao lower bound,CRLB)。基于同步精度分布图,分析了偏差消除前后作为标校站的飞机的航向对同步精度的影响。计算机仿真分析表明,基于ADS B的多站同步系统的延时误差和待同步站钟差联合估计方法的估计性能,可以达到CRLB,显著提高了同步精度。     

Liu混沌系统的线性反馈和状态观测器同步

Liu混沌系统是新近提出的三维混沌系统。文章分析Liu混沌系统的结构特点,设计了线性反馈同步方法和基于状态观测器的同步方法。线性反馈同步法结构简单;通过误差系统的分析,从理论上推导了系统实现同步的充分条件。基于状态观测器的同步方法对原系统结构没有特殊要求,无需求解Lyapunov函数;通过设定不同的控制参量,分析了控制参量和同步速度之间的关系。实验结果证明了两种同步方法的有效性和正确性。     

符号速率采样条件下的新型复合载波跟踪环

针对低信噪比和符号速率采样条件下的载波同步问题,提出了一种新型的复合载波跟踪环,同时也给出了一种较直观的环路参数确定方法。该载波同步环改进了原有的符号硬判决算法,并通过引入采样速率变换模块使得数字锁频环(frequency-locked loop, FLL)和数字锁相环(phase-locked loop, PLL)工作在不同采样速率条件下,来提高在低信噪比环境中载波频偏和相偏的估计精度。该参数确定方法是在z域中,直接根据闭环系统的稳定性和单位阶跃响应特性来选择最优的参数。仿真结果表明,该参数确定方法具有很好的可行性,且所提出的载波跟踪环在较低信噪比条件下能获得良好的同步性能。     

基于发射分集的MIMO雷达相参信号处理方法

针对多个运动的慢起伏目标情况,研究了发射分集多入多出(multiple input multiple output,MIMO)雷达的相参信号处理方法.提出了一种重复利用回波数据的目标参数估计算法.发射分集MIMO雷达的发射阵元间距满足空间分集条件,其接收端采用阵元间距为半波长的均匀线阵.按距离门对其回波信号进行脉压-Capon谱估计,可提取出各目标对应不同发射阵元的初步位置信息.然后利用回波数据及目标的初步位置信息,把同一目标对应不同发射阵元的脉压数据矢量经多普勒频移和相位补偿后相加,再进行Capon谱估计,获得高精度的目标方位角估计值.仿真结果表明,该算法可对雷达观测区域内的多个动目标进行高精度定位.