基于Toeplitz矩阵的电离层相位扰动校正方法

大幅度电离层相位扰动使得超视距雷达(over the horizon radar,OTHR)多普勒频谱严重展宽,限制了OTHR系统在船舶目标探测方面的实际应用。针对这一问题,根据邻近方位距离单元数据协方差矩阵的Toeplitz矩阵特性,估计电离层相位扰动的变化函数,提出一种无需提取标校信号的电离层相位扰动校正方法。仿真实验及分析表明,该方法能有效改善OTHR系统在大幅度电离层相位扰动背景下对船舶目标的检测性能。     

基于隐马尔可夫模型的OTH雷达模式识别和目标定位

针对超视距雷达目标探测中的多模传播问题,提出了基于隐马尔可夫模型的Viterbi算法,以传播模式为状态序列,以斜距为观测序列对每一次雷达重访下的每个回波进行模式识别,并在此基础上提出了利用Bayes线性模型的方法对每次雷达重访下的目标位置进行估计.通过蒙特·卡洛模拟,结果表明该方法在不同的雷达操作频率和电离层存在扰动的情况下都具有具有很高的正确性.     

P波段ISAR信号电离层污染相位校正方法

P波段合成孔径雷达具有一定的穿透性,在军事和民用具有重要前景。利用地基P波段雷达对电离层中空间目标进行监测时,电离层会影响雷达回波信号相位。通过建模和仿真,对电离层的时空变化对雷达回波相位的影响进行了定性和定量分析,基于平移相关法提出了一种电离层参数估计方法,并利用估计的电离层参数对雷达回波相位进行校正,消除了电离层对雷达回波的污染,还原了目标图像。仿真实验及实测结果验证了该算法的有效性。     

基于HHT的高频雷达机动目标参数估计

针对高频雷达强杂波场景下的机动目标检测,提出了基于希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)的机动目标参数估计算法。该算法首先通过复数经验模态分解将回波分解为杂波和目标分量,然后计算目标分量的瞬时频率,获得频率随时间变化的HHT谱,最终利用线性拟合估计目标运动参数。该算法无需抑制杂波,可同时对多目标进行运动参数估计,有助于简化多目标运动补偿和检测流程。数据分析结果表明,该算法可以有效运用于对高频雷达机动目标速度和加速度的估计。     

具有可测扰动典型过程的预测函数控制

针对具有时滞可测扰动的一阶惯性纯滞后对象,考虑扰动通道和控制通道纯滞后时间相对大小,基于Smith预估补偿思想,提出了一种改进的可测扰动前馈补偿预测函数控制算法。仿真结果表明,该算法对可测扰动引起被调量的变化有很好的补偿效果,同时给出了补偿效果与预测函数控制器设计参数选择之间的规律。该算法计算量少,易于工程实现,具有很高的实际应用价值。     

一种宽波束机载SAR运动误差的时域补偿方法

针对运动误差对机载SAR分辨率提高的严重制约和低载频雷达的应用场合,提出了一种宽波束机载SAR运动误差的时域补偿算法.该算法在对两步运动补偿后的方位向剩余运动误差随方位位置的变化特性进行研究的基础上,通过对原始SAR数据在频域分块,然后对分块数据在时域实现运动误差的补偿,从而克服了误差形式的限制,可获得高分辨率的SAR图像.给出了应用该方法的具体步骤,并通过仿真实验和真实SAR数据的成像结果证明了该算法的有效性.     

改进的通道补偿法检测高频雷达机动目标

通过FFT进行相干积累以提高SNR的高频雷达传统信号处理方式无法有效发现机动目标。基于低的算法复杂度和处理实时性的考虑,提出了改进的多通道补偿算法检测高频雷达机动目标。首先对补偿后的通道-多普勒谱图进行频率校正以弥补补偿导致的信号频率偏移,进而根据选大的原则以及设置掩模函数进行通道合成以实现抗杂波发散的单通道检测,最后引入峰值检测进一步降低运算量和虚警。理论分析和数据处理都表明该算法具有低运算量、低虚警以及稳健的特点,因而具备较强的工程实用性。     

高精度多目标运动参数估计

针对连续波体制的测量雷达的应用场合,提出了一种多目标运动参数(速度、加速度)高精度的测量方法。该算法运用快速傅里叶变换和解线性调频(dechirping)补偿谱分析精确测速度和加速度,对加速度搜索步长的选择问题采用了逐次逼近法,则可在保证测量精度的同时,运算量大为减少,因而易于实时处理和工程实现。给出了应用该方法的具体工程实现,通过仿真实验证明该算法的有效性。     

线性调频信号参数快速估计

针对采用线性调频(linearfrequencymodulation,LFM)信号体制的参数估计的应用场合,提出了一种消除最大似然估计时带来旁瓣的算法。该算法利用雷达回波信号的对称性上来获取统计样本,因而在无需对雷达系统作任何改进的情况下,可获得对LFM信号参数较好的估计。通过结合解线调估计运算量少的特点,有效地减少了估计的运算量,提高了估计精度。给出了应用该方法的具体步骤,通过仿真实验证明该算法的有效性。     

分布式MIMO体制天波超视距雷达仿真系统

针对电离层动态性对天波超视距雷达检测概率和探测精度的影响，构建了一种基于分布式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)体制的完整天波超视距雷达仿真系统。通过搭建模块化仿真框架和可视化展示界面，集成电离层数据接口，实现信号发射、电离层反射、信号接收、信号处理和目标检测的功能。最后对雷达系统探测性能进行评估，利用仿真实例验证了整体雷达仿真系统的可行性。该系统的实现对于分布式MIMO天波超视距雷达的性能评估、布站优化、装备发展论证具有一定的工程指导意义。     

基于调制谱超分辨重构的微多普勒参数估计

调制谱间隔是气动目标识别的重要特征，在雷达波形资源受限的情况下存在估计精度差且噪声鲁棒性弱的问题。针对此问题，利用稀疏迭代协方差谱估计方法进行调制谱超分辨，根据调制谱谱线等间隔的原理提出用基频组功率累积占比表征基频谱，进而实现基频的超分辨估计。基于甚高频波段雷达的仿真和实测数据分析证明了该方法抗噪能力强，且在相参积累时间大于1.5倍微动周期、调制谱折叠、重频参差等场景下均可有效提高调制谱间隔参数估计准确率。     

时频栅格误差条件下的双基地MIMO雷达角度估计

研究了时频栅格误差引起的匹配滤波器失配下双基地多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达的角度估计问题。首先,建立了存在时延和多普勒频率栅格误差条件下的双基地MIMO雷达信号模型;其次,推导了正交频分复用线性调频信号和相位编码信号的栅格误差失配矩阵,并分析了其对目标收发角度估计的影响;再次,针对正交频分复用线性调频信号,提出了平行因子和最小二乘相结合的发射角度估计算法,该方法能够有效减小栅格误差失配矩阵对发射角度估计的影响;最后,仿真实验表明,栅格误差失配矩阵对相位编码信号的角度估计影响较小,但对正交频分复用线性调频信号的发射角度估计则会产生较大的影响,从而进一步验证了理论分析的正确性。     

双基地MIMO雷达相干脉冲串的参数估计性能

研究了双基地多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达发射相干脉冲串时的参数估计性能,推导对Swerling I和Swerling II目标的去波方向(direction of departure, DOD)、波达方向(direction of arrival, DOA)和多普勒频移联合估计的克拉美罗界(Cramer Rao bound, CRB),并分析发射脉冲为正交频分线性调频信号时,各参数对CRB的影响。结果表明对Swerling I和Swerling II目标的DOD和DOA均可做出较理想的估计,Swerling I目标更优,可较好地估计Swerling I目标的多普勒频移,但难以估计Swerling II目标的多普勒频移。     

基于幅度辅助的中国余数定理多目标多普勒频率估计算法

脉冲多普勒(pulsed Doppler, PD)雷达在低脉冲重复频率工作模式下,基于封闭式鲁棒中国余数定理(closed-form robust Chinese remainder theorem, CFRCRT)算法可以实现单目标多普勒频率快速且精确的估计,但由于多目标的频率余数与目标对应关系事先未知,往往对基于CFRCRT进行多目标多普勒频率估计带来困难。对此,基于幅度辅助利用聚类分析技术,提出频率余数分组匹配的方法,解决了基于CFRCRT多目标多普勒频率估计问题。针对频率余数分组匹配过程中,传统离散傅里叶变换的频谱泄露和栅栏效应导致匹配性能不高的问题,采用全相位离散傅里叶变换(all phase discrete Fourier transform, apDFT)实现高性能的频率余数分组匹配。理论分析和仿真结果表明,所提算法可以有效地实现PD雷达多目标多普勒频率估计。     

正交小波基在SAR的多普勒参数求取中的应用

在合成孔径雷达技术中 ,对于多普勒参数的估计 ,即多普勒质心 fdc 和多普勒频率变化率fdr 的估计是非常重要的。提出了一种采用频谱支集紧小波基的计算信号瞬时参数的快速局部算法 ,且这种方法有良好的抗噪能力 ,在求取多普勒质心和多普勒频率变化率中取得了较为满意的效果。     

毫米波阵列雷达近场动目标参数估计算法

在毫米波连续波阵列雷达系统中,根据近场各动目标多普勒频率的不同,提出了一种近场动目标多普勒频率、距离及方位三维参数估计算法。首先采用全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform, apFFT)方法估计回波信号频谱,并使用相位差频谱校正法对目标多普勒频率进行校正。全相位FFT方法所得相位谱为信号的初始相位,各通道之间对应信号的相位关系包含了目标的位置信息,采用二维多重信号分类(two dimensional multiple signal classification, 2 D MUSIC)方法就可从各目标对应多普勒频率的复幅度中估计出目标的距离及方位参数。计算机仿真结果证明了该算法的有效性。     

离散分数阶Fourier变换的LFM信号时延估计

根据Ozaktas的采样型离散分数阶Fourier变换算法,针对线性调频信号,结合分数阶Fourier变换对线性调频(LFM)信号的独特聚集性,研究了基于Ozaktas离散分数阶Fourier变换的含多普勒的LFM信号时延估计,给出了线性调频体制雷达分数阶Fourier域的目标检测与测距具体实现,并与经典数字脉压对雷达目标测距的分辨力、时延估计误差、运算量进行对比分析,结果验证了基于Ozaktas离散分数阶Fourier变换时延估计的可行性及有效性。     

伪随机编码调相8mm连续波雷达

为测量低空飞行目标,研制了伪随机码调相(PN-BPSK)8 mm连续波雷达.其信号模糊函数在二维(τ,ωd)平面内逼近冲击函数,有利于减小海杂波干扰和提高对目标的分辨率.目标回波信号接收,采用最大似然估值技术的雷达接收机,在正交开环的近似最大似然估值器中同时完成时延、多普勒频率估值,这种方法保证接收机能够跟踪高动态目标.通过对雷达进行模拟检测和现场试验表明,可以在信号电平有20 dB波动的条件下,实现对海面背景下高动态低信噪比,低空飞行目标的稳定跟踪测量.     

强杂波下基于压缩感知的低空风切变速度解模糊

毫米波线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave, LFMCW)雷达进行低空风切变检测时, 会严重受到地杂波信号干扰, 并且风速估值模糊。针对该问题, 本文提出强杂波背景下利用压缩感知实现低空风切变速度解模糊。该方法依据多重频脉组参差方式下雷达回波的非均匀欠采样特性在角度-多普勒域中构建无模糊冗余字典(感知矩阵), 之后利用压缩感知技术提取杂波谱主要分量, 估计杂波能量支撑区, 建立杂波抑制矩阵, 接着基于加权的最小l₁范数优化模型实现杂波抑制并恢复出低空风切变在角度-多普勒域中不模糊的稀疏向量, 得到风场无模糊多普勒信息, 最终求得准确的速度值。     

PD雷达谱分析中的帧重叠ZoomFFT优化设计

针对脉冲多普勒(PD)雷达回波信号频谱分析问题,提出了帧重叠ZoomFFT方法。该方法既可以获得信号局部频谱的高分辨率,又可以提高FFT相参积累的增益,从而提高了PD雷达微弱信号的检测能力以及参数测量精度。文章在介绍该方法基本原理的基础上,针对高重频(HPRF)PD雷达应用,提出了帧重叠ZoomFFT方法的参数设计准则。同时分析了帧重叠对于非相参积累和目标检测的影响,并且给出了具体应用的参数设计及其性能仿真,最后介绍了采用帧重叠ZoomFFT方法的PD雷达信号实时谱分析系统的实现方案。