多载频MIMO雷达的模糊函数

建立了多载频MIMO(multiple-input multiple-output)雷达的发射、接收信号模型。利用匹配滤波理论并引入阵列的孔径推导出了多载频MIMO雷达的多维模糊函数,并利用MIMO雷达发射信号正交的特点进行简化。证明了在远场窄带情况下可简化为时间和空间分离的函数,推导出距离分辨率由发射信号的带宽以及天线间的带宽同时决定。以简单均匀线阵为例,仿真分析了单基地和双基地情况下多载频线形调频(LFM)信号的多维模糊函数特点和距离分辨率;对双基地雷达来说,目标位置不同距离和角度分辨率都有所变化。     

多载频MIMO雷达距离栅瓣抑制方法

多载频多输入多输出 (multiple-input multiple-output,MIMO）雷达采用稀布阵发射多载频调频连续波（frequency modulated continuous wave,FMCW）信号,阵列接收目标回波。分析了多载频MIMO雷达的信号模型,给出了发射接收综合处理过程,分析了距离栅瓣产生机理,讨论了子带宽和天线频差取不同值时距离栅瓣的分布情况,提出了基于加权和离散傅里叶变换 (discrete Fourier transform,DFT)的距离栅瓣抑制方法。加权法是在综合的同时完成距离栅瓣抑制,DFT法则是在脉压时完成。仿真结果表明,两种方法均能实现距离栅瓣的有效抑制。     

双基地多载频MIMO雷达目标运动参数估计

双基地多载频多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达采用稀布阵发射多载频调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)信号,阵列接收目标回波。本文分析了双基地多载频MIMO雷达的信号模型,提出将多项相位变换和解调频技术结合来进行目标运动参数估计的方法,从而大大减少了运算量。针对多载频MIMO雷达提出了一种新的解速度模糊方法,该方法原理简单、易于工程实现,且速度估计精度较高。仿真结果表明,本文方法能够对目标运动参数进行有效估计。     

双基MISO地波雷达中的距离-方位耦合及解耦研究

双基多输入单输出(multiple input single output,MISO)地波雷达采用岸基均匀线阵发射多载频线性调频中断连续波FMICW信号,单根全向天线接收回波信号。由于各发射阵元所用载频不同,目标回波中存在距离-方位耦合。耦合严重时,空时超分辨算法将失效。借鉴比幅单脉冲测角思想,推导了该耦合关系,得到耦合系数以及影响该系数的因素,即阵元发射信号载频与阵元位置。利用遗传算法优化载频选择方案,从而对距离方位解耦以提高测距测角精度。仿真表明通过合理选择阵元发射信号载频可以有效去耦。     

SIAR体制单基地MIMO雷达分辨率分析及距离高分辨技术

针对单基地MIMO雷达收发天线稀布且不共用的特点,详细研究了发射采用多载频正交信号情况下的四维模糊函数,并给出了阵列稀布时方位、俯仰二维角度的3 dB波束宽度公式。考虑到采样过程中距离维存在量化误差,将超分辨思想引入到距离测量中,给出了距离超分辨的详细过程。理论推导与仿真结果证实了该方法的有效性。     

无载频超宽带雷达的梳状谱干扰技术

针对传统干扰技术难以对超宽带雷达实现有效的干扰,提出了梳状谱干扰新技术。该技术在雷达信号带宽内将干扰信号集中在随机的某些频率点附近,在不改变干扰信号总能量的前提下提高了超宽带雷达信号带宽范围内部分区域的干扰信号强度,破坏雷达回波信号的相干性。以无载频超宽带雷达为研究对象,分析了该干扰新技术的机理。通过仿真实验,将该方法与噪声干扰进行比较,证明了该技术的有效性。     

带限条件下雷达信号的超分辨处理方法

雷达的距离分辨率与发射信号的带宽成反比 ,要获得大的距离分辨率 ,必须发射宽带雷达信号。事实上 ,在雷达发射波形设计时 ,考虑到雷达的总体性能指标和工程上的可实现性 ,发射信号带宽是受限的。如何在有限带宽情况下提高距离分辨率是一个值得解决的技术难题。针对脉间频率步进雷达回波信号的特性 ,采用MUSIC(multiplesignalclassification)算法 ,实现了带限条件下雷达信号的超分辨处理 ,进一步提高了脉间频率步进雷达的距离分辨率。仿真实验证明了结果的正确性。     

MIMO雷达反向投影成像算法

针对多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达的多收发固定阵列结构,在标准反向投影(back projection, BP)成像算法基础上,提出了一种修正BP成像算法。该算法首先对MIMO雷达距离压缩回波数据进行时延曲线校正处理,而后沿方位向直接相干叠加各路回波处理数据,从而无需距离插值即可实现方位聚焦。与标准BP算法相比,修正BP算法大大降低了运算量,同时也克服了现有快速BP算法大都没有考虑距离插值运算的缺陷。MIMO雷达外场实测数据处理表明：与标准BP算法相比,修正BP算法有效节省了运算时间,并保持了雷达成像质量。     

岸-舰双基地SIAR雷达距离-速度分辨率分析

双基地脉冲综合孔径雷达SIAR在发射站采用多个天线同时辐射不同载频的调频中断连续波FMICW信号,在接收站用一个全向天线接收目标回波。推导了该雷达发射信号的模糊函数,分析了影响其距离和速度分辨率的因素以及波形参数选取原则,结合双基地雷达的特点,给出了模糊函数与目标位置的关系。分析表明,该信号形式具有较高的距离和速度分辨率。但由于是双基地雷达,分辨率比单基地雷达差,而且从距离维不能分辨基线的目标。     

基于DDS的宽带雷达回波信号模拟技术研究

针对宽带线性调频体制雷达,提出了一种目标中频回波信号的模拟方法。通过分析雷达回波的去斜率解调原理,得到目标中频回波信号的特征表达式。然后利用直接数字合成(direct digital synthesize,DDS)技术生成数字载频,用数字信号处理器(digital signal processor,DSP)计算目标的基带特征数据,采用正交数字上变频的方法,产生目标的中频回波信号。文中对相关技术作了比较详细的介绍,给出了模拟系统的结构框图。经过高性能示波器和目标特征提取软件对信号的分析,证明了该方法模拟目标中频回波的有效性。     

SVD-TLS extending Prony algorithm for extracting UWB radar target feature

A new method, SVD-TLS extending Prony algorithm, is introduced for extracting UWB radar target features. The method is a modified classical Prony method based on singular value decomposition and total least squares that can improve robust for spectrum estimation. Simulation results show that poles and residuum of target echo can be extracted effectively using this method, and at the same time, random noises can be restrained to some degree. It is applicable for target feature extraction such as UWB radar or other high resolution range radars.     

Characteristic-knowledge-aided spectral detection of high frequency first-order sea echo

To detect high frequency (HF) first-order sea echo spectra contaminated with ships, ionosphere interference, and other, a new characteristic-knowledge-aided detection method is proposed. With 2-D image features in range-Doppler spectrum, the trend of first-order sea echoes is extracted as indicative information by a multi-scale filter. Detection rules for both single and splitting first-order sea echoes are given based on the characteristic knowledge combining the indicative information with the global characteristics such as amplitude, symmetry, continuity,etc. Compared with the classical algorithms, the proposed method can detect and locate the first-order sea echo in the HF band more accurately especially in the environment with targets/clutters smearing. Experiments with real data verify the validity of the algorithm.     

基于强点信息的SAR多普勒中心估计算法

提出了一种利用强散射点回波信息的合成孔径雷达多普勒中心快速估计算法,算法直接对距离压缩之后的回波信号进行处理,利用图像处理中的相关技术进行强散射点的选择和时域徙动曲线的跟踪,在提取出强点目标的距离时域徙动曲线后,由距离走动和多普勒中心之间的关系,直接计算得到多普勒中心估计值。算法的计算步骤简单,在对含有强散射点的回波数据进行处理时可以获得很高的计算效率。对Radarsat I卫星原始数据的处理,验证了算法的有效性。     

平面多层媒质中目标的二维衍射层析成像算法

探地雷达应用领域中,基于谱域转换处理方法的衍射层析成像算法可以实现对均匀媒质或简单两层媒质中体散射型目标的成像处理,但不适用于两层以上媒质中目标的成像处理。针对这一问题,建立了阵列天线扫描下平面多层媒质中目标体的二维电磁散射模型,通过引入平面多层媒质中格林函数的谱域积分形式,建立了孔径回波信号与目标体函数的谱域对应关系,在此基础上导出了平面多层衍射层析成像算法。通过对多个仿真数据的处理,结果显示该成像算法可有效应用于平面多层媒质中目标的高分辨成像处理。     

基于地形遮蔽的自旋弹测高雷达回波建模与仿真

为解决导弹自旋运动模型复杂、建模计算量大的问题, 建立了一种新的导弹自旋运动模型。在该运动模型的基础上, 考虑了地形起伏对弹载测高雷达回波遮挡的影响, 利用仿真地形, 采用地形遮蔽算法, 建立地形遮挡下的雷达回波模型, 仿真得到不同高度下的雷达回波图和频谱图。通过对回波的分析、得到在高度为10 km, 雷达斜照射角度超过65.3°时, 地形起伏对于雷达回波有显著遮蔽影响雷达回波发生频谱搬移等若干结论。该结论与实际情况一致, 验证了模型的准确性, 为后续弹载测高雷达回波模拟提供一定的理论支撑。     

窄带相参雷达调制谱超分辨处理方法

针对采用时分体制下窄带相参雷达对单个目标的连续跟踪时间变短,导致频谱分辨率降低的问题,提出了一种连接不同时间段回波信号的方法。该方法利用MUSIC算法估计窄带雷达时域回波的模型参数,然后用该模型连接不同时间段信号。通过该方法,可以提高窄带相参雷达时分多目标跟踪时的频谱分辨率,有利于调制谱特征的提取。对仿真和实测数据的分析处理验证了该方法的有效性。     

弹道目标微动特征分析与提取方法

进动特征对导弹防御目标识别具有重要意义。建立了单频信号下雷达观测弹头的进动模型和回波模型,通过对进动弹头回波频谱与微多普勒调制特性的定量分析,提出了利用回波相关方法和频谱展宽估计进动参数的方法,并利用暗室测量数据对该方法的性能进行了实验验证。实验结果表明,该方法在目标进动角不大条件下可以有效估计目标的进动角和进动周期。     

步进频率线性调频脉冲信号的子孔径处理方法

针对步进频率线性调频脉冲信号的压缩处理提出频域子孔径处理方法。该方法首先将每个子脉冲的回波信号在频域进行匹配滤波,经频谱搬移和相干合成后,得到距离时间函数的频域响应,最后进行逆FFT从而得到一维距离像,实现脉冲压缩。介绍了频域-时域混合的子孔径处理法,即首先将子脉冲在频域进行匹配滤波并变换到时域,经过时域上变频,然后在时域进行相干合成。针对不同孔径的加权方法作了计算,并进行比较和分析。计算表明,孔径加权的效果与Chirp信号的基带带宽以及步进频率大小有关,在实际中应该针对不同情况采用不同的加权方法。所提方法对频率线性步进和非线性步进的情况都适用。     

基于级数反演的俯冲加速运动状态弹载SAR成像算法

根据弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)俯冲加速运动的特点,使用高阶逼近模型建立了SAR的回波信号模型,分析了目标斜距在单个孔径时间内随时间的变化关系。结合级数反演的思想,推导出了弹载SAR回波信号的二维频域的精确表达式。在此基础上,提出了一种适用于俯冲加速运动下的弹载SAR成像算法。理论分析和实验结果表明,该算法精度较高,取得了较好的成像效果。     

一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法

为了解决传统空时自适应处理方法由于独立同分布训练样本不足无法有效抑制机载面阵雷达非均匀杂波的问题,提出了一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法。该方法首先通过雷达系统和载机平台运动参数先验知识构造杂波表示基矩阵,然后基于协方差矩阵匹配估计准则分别估计待检测单元的杂波空域和时域功率谱,接着按照线性约束最小方差准则计算待检测单元的空域和时域部分权向量,最后再结合杂波参数化模型和得到的空域和时域部分权向量计算空时滤波权向量用于处理待检测单元回波数据。该方法不需要训练样本,不需人为设置超参数,具有全局收敛性,即使存在距离模糊也可以有效地抑制机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真实验说明了本文方法的有效性。