基于相位扫描的GEO SAR多普勒中心频率高精度补偿方法

分析了地球自转和椭圆轨道对地球同步轨道星载合成孔径雷达(GEO SAR)多普勒中心频率的影响.在平台坐标系下推导出了二维偏航控制所需的偏航和俯仰角度的解析表达式;并结合GEO SAR偏航角度大、下视角变化范围小、平台转动难和稳定难等特点,提出了由小角度的二维相位扫描方法来完成GEO SAR多普勒中心频率的高精度补偿方法,实现了GEO SAR的偏航控制.仿真结果验证了该方法的有效性.     

非相干MIMO雷达模糊函数特性优化

距离折叠、多普勒频率混杂和匹配滤波杂波抑制性能是雷达在杂波条件下的基本性能.为揭示非相干MIMO雷达的此类性能,对非相干MIMO雷达的模糊函数特性均进行深入研究和优化设计,包括无模糊时延、无模糊多普勒、无模糊区区面积和无模糊区内的副瓣水平等特性.经过波形优化设计,在时延-多普勒平面上,非相干MIMO雷达的无模糊区面积被优化为1(无单位),无模糊区内的副瓣水平与SIMO雷达相当.因此,非相干MIMO雷达的距离折叠、多普勒频率混杂和匹配滤波杂波抑制性能与SIMO雷达相当.仿真结果表明,非相干MIMO雷达的无模糊区面积被优化为1.      

天基雷达地面回波的多普勒频率特性

研究地球自转对天基雷达地面回波的多普勒频率的影响,通过分析卫星雷达与地面回波点的相对速度,推导了天基雷达地面回波的多普勒频率计算公式. 由公式可知,当卫星雷达轨道高度一定时,地球自转对地面回波多普勒频率的影响只与卫星的轨道倾角和星下点纬度有关,其偏航幅度接近于1,最大偏航角约为4°,与地面反射点的位置无关.     

基于惯导及原始数据的多普勒参数估计

为了解决平台存在高速俯冲运动时合成孔径雷达(SAR)的杂波锁定问题,提出一种基于惯导及原始数据的改进多普勒中心估计方法.该方法通过高精度惯导提供的姿态及速度信息来估计出多普勒模糊数,并结合原始回波数据对多普勒中心频率的小数部分进行精确估计,在两者的共同作用下可以估计出高速俯冲运动下SAR的多普勒中心频率偏移.仿真结果表明,在惯导数据存在一定误差时,该方法估计得到的多普勒中心频率精度优于直接用惯导数据的估计结果,计算量优于仅依据原始回波数据的估计方法.     

采用子阵多输入多输出的天基预警雷达强杂波抑制方法

针对天基预警雷达因其高速平台运动带来严重的距离模糊和多普勒模糊,导致杂波背景强进而降低雷达目标检测性能的问题,提出一种基于子阵级多输入多输出天基预警雷达强杂波抑制方法。构建基于子阵级多输入多输出天基雷达模型并分析远距离机动目标相参性,确定目标出现线性距离徙动和不出现多普勒频率扩散时的最大相参积累时间,以保证长时间相参积累可行性;针对多输入多输出雷达长驻留的特点采用长时间积累提高多普勒分辨率,降低一个距离-多普勒单元的杂波功率,在保证搜索效率的情况下降低该单元杂噪比,并采用3/5准则检测盲区图评估天基雷达检测性能;在强杂波背景下改善了信杂噪比,提高了目标检测概率。实验仿真表明,所提方法相比相控阵雷达可有效降低杂波背景,在单脉冲重复频率下即可达到很好的检测效果,比相控阵雷达检测性能提高约20.48%。     

脉冲多普勒雷达实时杂波模型

为了解决杂波仿真中长期存在的精度和实时性之间的矛盾,提出了一种新的杂波仿真模型,即将杂波计算公式中的参数分类,把计算量较大的面积单元事先存储,实时构造最大飞行速度下的杂波功率谱,然后采用数据抽取技术,得到当前速度下的杂波功率谱,用这种方法实现了高精度下的实时性（不考虑反射系数带来的误差）,此方法适合于主动雷达导引头及全弹的闭环实时仿真实验,也可推广到多距离门的机载脉冲多普勒雷达仿真。     

导引头地杂波功率积分区域的严格计算方法

为了解决导引头杂波功率精确计算的问题,提出了一种新的判断杂波功率积分区域的方法.该方法借助于等多普勒线和等距离圆的不同空间位置关系,遍历划分完备各种球坐标下距离门和速度门决定的积分区域形状,根据每一种情况分析其积分区域.该方法在由导引头速度门、距离门所确定的区域内实现精确的积分区域定位,并对每一种杂波积分区域进行相应的说明.仿真结果验证了该方法的实用性和可行性.     

多普勒频率偏置LFM信号的模糊函数分析

线性调频（linear frequency modulation , LFM）信号是研究最早、应用也最广泛的一种脉冲压缩信号,当LFM回波信号有较大的多普勒频移时,匹配滤波器仍能起到良好的脉冲压缩作用,这使得多普勒频率偏置技术得以应用。由于需要对发射信号进行多次周期扫频来获得目标的速度信息,本文根据模糊函数定义推导了多周期多普勒频率偏置线性调频（Doppler frequency shifted linear frequency modulation, DFS-LFM）信号的模糊函数以及不同DFS-LFM信号的互模糊函数,并对DFS-LFM信号参数与雷达距离和多普勒分辨性能进行了分析。分析结果表明,多周期LFM信号进行多普勒频率偏置后,分辨性能不受影响;对于多个不同多普勒频率偏置的LFM信号,距离和速度分辨能力不受影响但其最大不模糊多普勒谱宽发生改变且与频率偏置间隔有关。当多普勒频率偏置间隔大于目标最大多普勒频移时,既不会影响目标的多普勒速度分辨性能,又能充分利用多普勒频谱,降低了系统对工作频率及带宽的要求。     

杂波下频率步进信号参数设计及处理算法研究

针对杂波环境下目标检测与成像问题,给出了频率步进信号参数设计的约束条件与优化准则,分析了帧间脉冲多普勒处理的测速性能,深入研究了在频域上进行杂波抑制、回波补偿及合成高分辨的处理方法. 基于实际的雷达系统参数进行了计算机仿真,结果表明该算法可有效提取杂波环境下的微弱运动目标信息,并合成了正确的一维高距离分辨像,且抗噪声性能好,运算量小,工程易实现.      

频率分集分布式子阵雷达的相参积累检测方法

为了实现频率分集分布式子阵雷达的相参积累检测,提出一种基于广义似然比检验(GLRT)和条件广义似然比检验(CGLRT)的检测方法.分析了该方法的积累检测性能和解角度模糊性能,并且针对由频率分集引起的多普勒差异问题,提出基于Keystone变换的多普勒补偿方法.理论分析和仿真结果表明,与单频工作的分布式子阵雷达相比,频率分集分布式子阵雷达具有更好的相参积累检测性能,并且能够降低栅瓣的影响,提高解角度模糊能力.通过Keystone变换可在目标径向速度未知的情况下,进行多普勒差异的补偿,实现频率分集分布式子阵雷达的相参积累检测.     

基于动态规划的雷达弱目标检测前跟踪算法

针对中重频雷达弱目标检测的距离-多普勒模糊问题,提出了一种基于动态规划的检测前跟踪算法。在多重频工作模式下,将目标的状态分解为模糊状态和模糊数两类变量,将解模糊问题转变为对模糊状态和距离-多普勒模糊数的联合估计问题。对每个单重频雷达数据都采用动态规划算法估计目标状态并获取目标最大的航迹能量。最后采用余差查表法解距离-多普勒模糊并回溯目标真实航迹。仿真结果表明,在存在距离-多普勒模糊的情况下,该算法对雷达弱目标具有很好的检测性能。     

一种灵活抗多普勒的MIMO雷达波形设计

针对多输入多输出(MIMO)雷达正交波形经脉冲压缩后距离旁瓣高的问题，提出一种基于过采样广义Prouhet-Thue-Morse(GPTM)序列和完备互补码(CCC)的MIMO雷达波形.在过采样GPTM序列的控制下，不仅可以使得基于CCC的MIMO雷达波形在模糊函数的零多普勒轴附近有效降低距离旁瓣，还可以在特定的多普勒频率附近消除距离旁瓣.最后，利用仿真，验证所设计波形的性能，并与已有同类波形的性能进行对比.     

机载线性调频脉冲压缩雷达杂波模型的研究

与常规脉冲雷达相比,由于叠加效应,线性调频(LFM)脉冲压缩雷达的杂波信号模型有其特殊性.机载雷达与地面雷达相比,由于载机的运动会引起各个杂波单元回波多普勒频率的不同,其杂波模型更为复杂.针对LFM脉冲压缩信号及机载雷达各自的特性,提出了应用在机载雷达上的LFM脉冲压缩信号杂波模型,并对脉压前后杂波的统计特性进行仿真和分析,仿真结果表明新模型的有效性.     

提高多普勒雷达测速估计精度的方法

针对连续波多普勒雷达外弹道测速的特点,为了解决频率分辨率与采样频率影响多普勒雷达速度测量精度的问题,提出应用快速傅里叶变换的频谱分析法.该方法基于目标弹道升、降规律对估计频率进行线性调整,能有效提高多普勒雷达的作用距离、测试精度和抗干扰能力,避免由于频率分辨率不够而出现连续相同的速度值.利用信号相邻两次截断后的频谱相位信息能提高频率估计精度.仿真结果和外场试验表明该方法在较低信噪比下,仍可以得到很高的频率估计精度.     

改进的斜视机载合成孔径雷达RD成像算法

距离一多普勒算法是合成孔径雷达成像处理中最常用的方法之一,通过在距离一多普勒域中插值来校正距离徙动.研究了机载合成孔径雷达在小斜视角下的成像算法,给出了机载斜视SAR的空间几何模型和回波信号特点.提出了改进的RD算法进行距离走动的校正,避免了插值运算,从而降低了计算复杂度.方法能满足小斜视角下的机载SAR成像处理,并进行了计算机仿真.理论分析和仿真结果表明:改进的RD算法是有效的,在峰值旁瓣比和积分旁瓣比几乎不变的情况下成像时间缩短了近3倍.     

机载多普勒雷达模糊回波模拟源的研究

建立了机载脉冲多普勒（PD）雷达模糊回波模拟源的仿真模型,分析了其工作原理和回波的统计特性,利用先内插后抽样的方法实现了回波数据的速度模糊和频域杂波模糊。通过设置模型参数,可模拟产生多种工作环境下的雷达模糊回波数据,并可通过PCI－7200高速数字接口析板输出。     

不同速度下散斑图样对多普勒测速的影响

对不同速度下散斑在多普勒测速计中的影响进行了理论分析,并与实验结果进行了比较.结果发现多普勒频率的展宽与其中心频率的比值在32.2～379.6 mm·s-1的速度范围内约为30%,其中散斑是影响频率展宽的主要因素.因此速度测量中散斑所引起误差是难以忍受的,必须尽量消除散斑对测量的不利影响.采用锁相环可以消除这种不利的影响.     

基于Keystone变换的宽带脉冲多普勒雷达目标运动补偿算法

针对由运动目标在步进频间不同频点引入的多普勒频率跨速度分辨单元走动问题,提出了基于Keystone变换的补偿方法,即通过时域的伸缩变换来补偿多普勒频率走动问题,并研究了基于多通道Keystone变换和基于装订信息的两种解速度模糊方法.仿真结果表明,该方法可以有效提高速度分辨率和信噪比,解决目标运动带来的峰值降低、波形发散等问题.     

线性调频连续波雷达速度模糊消除新方法

为解决线性调频连续波雷达动目标的速度模糊问题,提出了多普勒频率串(DFS)算法.该算法可直接从模糊速度估计中恢复目标的真实速度,并结合基于目标均方误差的配对算法,实现了多个运动目标.仿真结果表明,DFS算法较中国余数理论对速度估计的性能有了明显的提高,表明了DFS算法的有效性.     

线性调频步进信号雷达目标微多普勒效应分析

线性调频步进信号的距离高分辨能力为目标的精细微多普勒特征提取奠定了基础,因而研究该信号体制雷达的微多普勒效应具有重要意义.在阐述线性调频步进信号成像原理的基础上,研究了线性调频步进信号体制下雷达目标微多普勒效应的产生原理,分析了距离像走动和卷绕的产生原因,并通过重点分析旋转和振动形式的微动引起的微多普勒效应,比较了其与线性调频信号体制下微多普勒效应的异同,得出了在满足距离像不卷绕条件下目标微动参数与谱图上正弦曲线参数之间的关系,为后续的微多普勒特征提取工作提供了理论基础.仿真计算验证了本文微多普勒效应理论分析的正确性.