正交波形虚拟孔径MIMO雷达原理与性能讨论

多输入多输出 (multiple input multiple output,MIMO)雷达可在接收端形成奈奎斯特虚拟阵列,大大扩展了接收阵列的有效孔径。文章讨论了在发射或接收阵列稀疏布阵的情况下,虚拟孔径MIMO雷达的测角精度和抗干扰性能。分析表明,得益于奈奎斯特虚拟孔径的形成,MIMO雷达可获得比传统相控阵雷达更窄的有效接收波束宽度和更高的测角精度。对于转发干扰,较窄的接收波束宽度也使虚拟孔径MIMO雷达更容易规避主瓣干扰。而对于非转发的压制干扰,MIMO雷达具有与相控阵一致的抗干扰性能。此外,文章还讨论了将线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave,LFMCW)信号与虚拟孔径MIMO雷达相结合的可行性和性能优势。     

一种高效的实值权均匀圆阵去相干波束形成算法

提出了一种未经相移只采用实值权的均匀圆阵的去相干波束形成算法.均匀圆阵在模式空间中被转换为一虚拟线阵,利用此虚拟线阵的特殊阵列模型结构可构造一特殊矩阵,使其秩只与信源个数有关.该特殊矩阵的虚部所张成的空间包含干扰信号子空间,所以得到干扰信号子空间的正交补空间.利用此干扰信号子空问的正交补空间可以构造出一实值权向量.该算法不需空间平滑就可以抑制相干干扰,较传统的空间平滑算法具有更小的计算量,且在小快拍数下就能收敛且性能稳定.仿真结果显示出算法的有效性.     

球面共形天线阵列的稀布优化方法

为了抑制球面阵列峰值旁瓣电平,提出了一种基于改进遗传算法的阵元球面稀布优化算法(ESSA).首先采用遗传算法染色体对阵元位置信息进行特征提取,并利用染色体的的交叉、变异对位置信息进行优化重组,然后将重组前后的阵元位置信息合并成新的种群,最后在迭代过程中根据遗传算法适应度函数对阵元分布进行优化选择,从而建立最优阵元分布模型.与阵元球面均匀分布方法相比,EESA具有更大的阵元分布空间.仿真实验表明,经过遗传算法优化后所得最优阵元分布模型的峰值旁瓣电平较优化前约降低2.6dB,实验结果证明了ESSA可完全实现阵元可分布空间的随机寻优.     

基于图像分割的高频雷达射频干扰提取算法

高频雷达必需射频干扰抑制,而抑制效果常受制于干扰样本质量。针对雷达正常工作如何提取干扰样本的问题,首次提出基于距离-多普勒(range-Doppler, RD)图图像分割的射频干扰提取方法。通过将常规处理的RD图转换为灰度图像,然后设计去海杂波、边缘检测、分段和整段直线检测算法,从而确定干扰边缘线并提取出干扰区域。由此恢复的干扰数据,不受海杂波影响,能够准确估计干扰特性和提高抑制效果。实践表明,该算法准确度高,能提取被海杂波覆盖达75%的干扰线。为验证其应用,采用该算法辅助改进滤波器设计,能够取得良好的干扰抑制效果。     

基于改进差分进化算法的圆阵稀布方法

针对稀布圆形阵列的天线单元,使旁瓣电平尽量降低的问题,应用改进的差分进化算法,取角度差值为个体元素,进行阵列孔径、单元个数、最小间隔一定的稀布优化排列,减小了差分进化算法的搜索空间,提高了搜索效率。仿真结果表明:该方法可有效地提高收敛速度、降低圆阵的旁瓣电平。     

基于FRFT的天波雷达多机动目标检测

天波超视距雷达（over-the-horizon radar, OTHR）中,机动目标信号存在频谱扩展,导致目标检测性能下降。强的海杂波进一步增加了机动目标的检测难度。针对该问题,考虑到海杂波信号能量主要集中在零频附近,而且可以建模为一个自回归（auto-regressive, AR）过程,用AR滤波器抑制海杂波;考虑到机动目标信号近似为线性调频信号,而分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)能有效积累线性调频信号的能量,因此采用FRFT算法估计目标运动参数,实现机动目标检测;在此基础上用分级迭代的FRFT进一步降低运算量;针对多目标检测问题,用“CLEAN”方法逐个检测机动目标。仿真结果表明,与已有的离散多项式变换（discrete polynomial transform, DPT）算法相比,本文算法可以更好地适用于多目标检测;与Radon Wigner变换算法相比,本文算法可以达到更高的参数估计精度。     

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。     

一种新的基于模糊聚类的多目标跟踪算法

提出了一种新的基于模糊聚类的多目标跟踪算法,该算法通过模糊聚类得到测量点迹与目标预测位置之间的隶属度,并将其作为权值系数对有效回波的信息量进行加权,来实现目标的状态估计的更新。仿真结果表明,传统算法在多目标密集时易产生关联错误而导致跟踪发散,新算法通过加权过程保证了对多目标的高精度跟踪。     

基于Farrow结构的宽带同时多波束形成方法

提出基于Farrow结构的宽带同时多波束算法。在不更新固定加权端权值的情况下,仅在波束指向控制端进行多组加权,便在通带内实现了同时多波束。所提算法在满足恒定束宽的同时,降低了波束旁瓣。考虑到Farrow阵列结构存在抽头数过多、实现难度大的问题,引入了抽头稀疏优化设计思想,经过稀疏优化之后,Farrow结构的有效阶数减小,降低了工程实现的复杂度。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

光控相控阵列天线瞬时带宽的理论分析与仿真

针对普通相控阵雷达不能在瞬时大带宽下工作的问题,阐述了光控相控阵雷达的优点.在建立的光控相控阵发射阵列天线系统实际构成的数学模型基础上,通过对其瞬时带宽的理论分析和计算机仿真,得出了光控相控阵列的瞬时带宽与阵列配置、子阵大小及扫描角均有关的结论.