基于小波的宽带雷达信号建模研究

建立了宽带雷达信号模型，讨论了窄带信号模型的局限性，研究了宽带信号的约束条件；提出了以母波为发送信号并以不同尺度和时移的子波来建立宽带回波信号的数学模型；仿真实验表明，基于这种模型，利用连续小波变换实现发波与回波相关函数的计算，即使在低信噪比的情况下，仍然是有效的     

基于小波的宽带雷达信号建模研究

建立了宽带雷达信号模型，讨论了窄带信号模型的局限性，研究了宽带信号的约束条件，提出了以母波为发送信号并以不同尺度和时移的子波来建立宽带回波信号的数学模型，仿真实验表明，基于这些模型，利用连续小波变换实现发波与回波相关函数的计算，即使在低信器比的情况下，仍然是有效的。     

水下目标LFM回波的小波尺度谱重排及匹配检测

在浅水混响限条件下,为提高水下小尺度目标检测性能,结合宽带线性调频(LFM)信号回波目标信息量大、混响背景相关性弱的特点,提出对目标宽带回波进行时频谱重排压制混响,再进行匹配检测的方法.通过比较目标回波的短时傅里叶变换和小波尺度重排谱时频表征,发现小波尺度谱重排能较好地实现目标信号和耦合混响的分离.再结合匹配滤波的定位特性设计基于小波尺度重排谱的时频匹配检测器.仿真和测试数据分析表明,文中方法的检测性能优于传统匹配滤波约4 dB,在混响背景下,时频匹配滤波器仍能对水下目标进行有效定位,且能较好抑制旁瓣.     

水下目标宽带回波特性的快速计算方法

基于传统板块元方法,运用切比雪夫多项式插值实现了水下目标宽带回波特性的快速计算.从散射声场的特性出发,将幅相分离的思想引入散射声场的分析.目标表面单个板块散射声场可分解为随频率变化的快速起伏和缓变函数的乘积,提取缓变函数切比雪夫节点处的板块散射声场,再利用切比雪夫逼近理论插值得到宽频带内各频率点处的精密计算.结合分离出的随频率快速起伏项,获取每个板块的宽带散射声场,通过各板块元散射声场叠加得到目标宽带回波特性.该方法避免了传统板块元算法逐频率点计算所带来的大量板块的重复计算,可以快速、精确计算水下目标宽带回波特性,计算效率大为提高.     

基于RBF网络与OMP重构算法的空间自旋目标成像

针对空间自旋目标的回波特性,提出了一种基于径向基函数(RBF)网络与正交匹配追踪(OMP)算法的自旋目标成像方法,并分析了该方法的成像质量.当空间目标自旋运动时,其等效视角的变化容易产生散射点的周期性遮挡和散射强度显著起伏,而已有的基于散射点投影路径逐点匹配方法未考虑这些效应而导致成像效果的下降.为此采用RBF网络建立了发生散射点遮挡与起伏效应后目标空间到回波序列的非线性投影过程,并利用OMP算法对一维距离像序列进行反投影匹配,实现了结构较复杂的空间自旋目标的成像(目标空间的全局优化解).最后结合电磁仿真软件产生的空间目标回波数据进行了仿真,仿真结果验证了该方法的有效性.     

通用特征基函数法结合MBPE计算目标宽带RCS

通用特征基函数法是分析目标宽带电磁散射特性的有效方法之一,但传统通用特征基函数法在计算目标宽带雷达散射截面时,需要在每个频率点重新构造缩减矩阵,十分耗时。提出一种通用特征基函数法结合模型参数估计技术快速计算目标宽带RCS的有效数值方法。该方法在最高频率点建模,生成通用特征基函数,在应用模型参数估计技术计算目标整个宽带RCS时,每个采样频率点的特征基函数直接复用通用特征基函数,大大节省了每个采样点的计算时间。与传统方法相比,该方法显著提高了计算效率。数值结果证明了该方法的有效性和精确性。     

多天线干涉处理的窄带雷达空间旋转目标三维成像

借鉴干涉式逆合成孔径雷达中多天线干涉处理的思想,采用L型三天线成像结构,提出了一种基于多天线干涉处理的窄带雷达空间旋转目标三维成像方法。推导了窄带条件下空间旋转目标回波干涉处理的原理,分析了短时傅里叶变换对回波干涉相位信息的影响,在对各天线回波进行短时傅里叶变换的基础上,在时频平面上有效区分了各散射点对应的回波曲线,获得了不同散射点对应的干涉相位信息,实现了对空间旋转目标的干涉式三维成像。与已有方法相比,该方法仅需利用单部多天线雷达即可获得目标的真实三维信息。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

MIMO阵列宽带发射波束设计

研究了MIMO(Multiple Input Multiple Output)阵列的发射波束设计问题,通过仿真研究比较了几种窄带发射信号设计方法的性能.针对宽带信号发射波束设计问题,在发射能量约束条件下提出了三种宽带发射信号设计的方法:常规最小二乘波束图匹配方法,目标方位互相关系数最小化方法和最低旁瓣方法.通过目标函数和约束条件的等效变换将波束图设计问题转换为半正定锥优化问题,并采用高效凸优化算法求解,有效降低了高维优化问题的运算量.     

时延和频移联合估计的模糊函数算法

在进行时延和频移联合估计时,计算TDOA(time difference of arrival)和FDOA(frequency difference of arrival)比较普遍采用的方法是互模糊函数(the cross ambiguity function),互模糊函数的计算模型有窄带模型和宽带模型之分,分别有不同的算法和估计性能.本文对不同的算法进行了综述,并对各种算法的适用条件和性能作了分析.     

基于频率分集逆合成孔径雷达的多重信号分类目标成像算法

将频率分集的思想应用在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像中,通过单频信号合成宽带信号,可解决系统发射接收宽带信号复杂的问题.但窄带的合成可视为宽带信号的稀疏采样,由此带来了旁瓣提高等难点.提出一种基于频率分集ISAR体制的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)目标成像算法,该算法将合成阵列接收的回波信号协方差矩阵进行特征值分解,得到信号子空间与噪声子空间,然后根据二者的正交性构建谱函数对目标位置进行估计,得到目标的超分辨二维像.将MUSIC算法与后向投影(back projection,BP)算法做了对比,仿真结果表明:在有较强噪声环境下,前者仍能有较好的成像效果,证明本文方法的应用可有效解决频率稀疏带来的高旁瓣问题.     

高速运动目标的瞬时距离-多普勒成像

首先建立高速运动目标宽带雷达回波模型,分析了高速运动对目标一维距离像的影响,针对其回波是调频斜率相同的多分量LFM信号的特点,提出利用自适应短时傅立叶变换的方法获得一维瞬时距离像,消除了高速运动目标距离压缩中的色散效应,经过运动补偿和横向分辨,最终获得目标清晰的二维像.和传统速度补偿方法相比,有效减小了运算量,仿真证明了该方法的有效性.     

基于宽窄带微多普勒融合的锥体目标三维重构

目标三维特征包含更为精细的结构和微动信息,以锥体弹头为研究对象,提出了一种基于宽、窄带混合体制雷达组网的锥体目标三维重构方法。首先建立锥体目标进动模型,详细分析了目标在不同体制雷达回波中的微多普勒调制特性,然后,使用改进的viterbi算法和最小二乘法对各散射中心的幅相信息进行提取和估计,并通过灰色关联度分析实现非理想散射中心的匹配。在此基础上,构建宽、窄带微多普勒信息融合方程组,解算出锥体目标的进动和结构参数,进而确定目标空间位置,实现三维重构。仿真结果表明,在信噪比为5dB情况下,目标的三维重构精度在91%左右。     

基于拉伸处理的宽带宽角波束形成技术

为了抑制宽带干扰信号,提出了一种宽带大扫描角接收波束形成新方法.该方法对接收线性调频信号做拉伸处理和窄带滤波,然后把宽带相位补偿权和窄带权相结合形成最优权.最优权在目标方向形成主瓣的同时在干扰方向形成宽、深的凹口,从而提高了输出信干比.经拉伸处理和窄带滤波的目标信号带宽大大降低,数据采样率也大大降低,因此计算量减小,利于工程实现.仿真结果表明,该算法可有效抑制宽带干扰信号,并具有较好的稳健性.     

给予窄带信号DOA估计的宽带相干信号DOA估计方法研究

提出了一种用窄带信号的波达方向（DOA）估计方法与宽带聚焦的方法相结合来估计宽带相干信号的DOA的方法.先利用相干信号子空间法将带宽内各个频率点的信号子空间聚焦到参考频点下的同一信号子空间,然后利用窄带信号的波达方向估计方法对DOA进行估计.用了一种新的无需谱峰搜索并且不要对噪声方差进行估计的窄带SSESPRIT算法进行宽带波达方向的估计,为了比较又用了经典的需要进行谱峰搜索的窄带MUSIC算法进行宽带信号的一维及二维波达方向的估计,仿真实验结果验证了方法的有效性.     

宽带下视雷达信号模拟器的研制

分析了宽带下视雷达目标回波的特点及散射中心截面积的确定方法，地杂波回波的特点及其概率密度函数，功率谱函数，提出了一种通用的雷达信号模拟器模型，采用ＰＣ机ＤＭＡ控制方式实现了一个宽带下视雷达信号模拟器。解决了硬件设计和软件算法中的关键技术问题，并获得了良好的性能指标。     

基于DSFMT的旋转微动目标分离

针对窄带雷达距离分辨力低、无法从距离维分离弹道群目标的问题,提出利用离散正弦调频变换（DSFMT）分离群目标信号分量的方法。通过研究弹道目标的微动对回波信号的调制特性,建立微动信号的回波模型,利用离散正弦调频变换对正弦调频信号能量聚集的特性,将多分量信号投影到参数变换域上,构造目标函数,处理变换域上的峰值特征点,利用消去的思想逐步分离出各个信号分量。仿真实验验证了算法的有效性和鲁棒性。     

阵列误差下宽带信号DOA估计自回归迭代算法

本文基于MMSE准则提出一种新的在随机阵列误差条件下宽带信号波达方向(DOA)估计算法,并分析了随机阵列误差对算法的影响。将含有阵列误差的宽带信号通过窄带滤波器组转化为窄带信号,在MMSE准则下采用自回归迭代方法恢复窄带信号的稀疏表示,由此得到信号源个数和DOA估计。新算法不仅有超分辨率能力,而且不需要预先知道信号源个数,此外还能对相干信号进行DOA估计,对阵列误差有比相干子空间法更好的稳健性。计算机仿真验证了算法的有效性和稳健性。     

频带陷波优化的低距离旁瓣波形设计方法

工作于高频(HF)、甚高频(VHF)和超高频(UHF)拥塞频段的宽频带雷达,面临频带使用限制以及多种无线通讯系统同频窄带干扰的问题. 对此,该文以峰均功率比(peak-to-average power ratio, PAR)为约束条件,建立联合优化功率谱密度(power spectrum density, PSD)和积分旁瓣电平(integrated sidelobe level, ISL)的波形设计目标函数,提出了一种基于快速傅里叶变换和子空间分解的循环迭代算法求解目标函数的方法. 仿真实验结果表明,经过优化的波形在提高多频段限制中频谱利用率的同时,有效地抑制了窄带干扰且具有较低的旁瓣.      

空间平滑和盖氏半径变换的宽带相干信源数估计

采用空间平滑处理和不同信源数估计准则进行宽带相干信源数估计。该方法针对宽带相干信号,不需要聚焦处理,直接对宽带信号阵列采样输出分段并进行快速傅立叶变换(fast Fourier transform,FFT),得到不同频点处的窄带采样协方差矩阵,然后采用空间平滑处理技术进行解相干处理,接着利用信源估计准则进行信源数估计,对每个频点处的结果进行加权处理得到宽带信源数目。仿真结果表明,通过对信息论准则、基于盖氏半径的似然准则、盖氏圆估计准则的性能的对比,进而得到了一种在色噪声下估计宽带相干信源数的方法。