自适应数字波束形成在FMCW雷达中的应用

调频连续波(FMCW)雷达往往通过对回波信号的距离-多普勒处理来提取目标信息。由于电磁工作环境的恶化和大量射频干扰的存在,在极低的信干噪比(SINR)条件下进行目标检测和信息提取十分困难。对于阵列系统,往往采用自适应数字波束形成(ADBF)技术,来抑制强干扰和方向性干扰对有用信号的影响。讨论了在FM-CW雷达中ADBF技术的应用问题,结合两种不同的距离-多普勒处理方法,提出了相应的ADBF系统实现方案。分析表明,该方案是有效可行的,它将显著改善FMCW雷达的信干噪比,提高雷达对目标信号的检测性能。     

发射信号泄露的连续波雷达方程

连续波雷达存在发射信号泄露的现象,泄露的发射信号边带噪声会淹没目标回波信号,使接收机灵敏度降低。而传统连续波雷达方程并没有考虑到这一现象对雷达性能的影响。在分析了传统连续波雷达方程的不足后,通过增加收发通道隔离度和发射信号相位噪声两个参数,对传统连续波雷达方程进行修正,使雷达方程中体现了发射信号泄露对连续波雷达的影响。这种改进的连续波雷达方程可以更切实际地描述出作用距离和雷达参数及目标特性之间的关系。     

DTMB外辐射源雷达参考信号纯度对探测性能的影响分析

外辐射源雷达通过被动接收目标反射的第三方照射源信号来实现目标探测,其中参考通道纯净参考信号获取与目标通道直达波抑制是实现目标相干检测的两项关键技术。研究了基于地面数字多媒体广播（digital terrestrial multimedia broadcasting, DTMB）的外辐射源雷达中的参考信号重构技术,并结合时域直达波抑制和匹配滤波处理重点分析了重构参考信号纯度对目标探测性能的影响。仿真与实测数据处理结果表明,重构技术能够有效地获取参考信号,提高参考信号纯度,对改善外辐射源雷达的探测性能有积极的作用。     

基于小波变换的雷达目标回波信号提取算法

随着雷达技术的快速发展,低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)条件下的雷达目标信号提取越来越重要。传统的脉冲压缩算法在低SNR条件下作用不明显。提出了一种新的在低SNR条件下的雷达目标回波信号提取算法。该算法在传统脉冲压缩算法的基础之上,采用小波变换对脉冲压缩后的信号进行分解,提取信号高频信息的小波系数。再用改进的小波变换模极大值算法对信号的高频信息进行去噪,然后重构信号的高频信息,最后再重构完整的雷达目标回波信号。仿真结果表明,该算法能够有效地去除噪声,提取出雷达目标的回波信号,相比于脉冲压缩算法及其他算法性能得到了很大的提升。     

全球性数字广播高频外辐射源雷达参考信号重构

外辐射源雷达通过直达波提纯来获取雷达参考信号,且参考信号的纯净程度直接决定着雷达探测性能的好坏。针对全球性数字广播（digital radio mondiale, DRM）信号的特殊结构,提出通过重构发射信号来生成雷达参考信号的方法。首先基于DRM信号调制解调理论介绍了重构算法流程,然后通过实测数据处理验证了重构性能,最后分别从模糊函数性能与杂波抑制能力两方面定量研究了解调误码率对雷达探测性能的影响。仿真与实测结果均表明,通过本文所提重构算法能够获得良好的雷达参考信号,为目标探测提供必备条件。     

滤波器相频误差对宽带波束形成的影响

宽带阵列采用自适应宽带波束形成来抑制空间宽带干扰,提高信干噪比SINR,但滤波器相频响应误差的存在会对自适应宽带波束形成的性能造成影响.以宽带信号和滤波器相频响应误差模型为基础、以自适应频域宽带渡束形成算法为例,分析了误差对自相关矩阵的秩以及SINR性能的影响.实验结果表明:滤波器相频响应误差会使自相关矩阵的秩增加、SINR性能下降.     

基于高分辨距离像的MIMO雷达波形设计

波形设计关系到多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）雷达目标检测和参数估计的性能,设计与目标高分辨距离像相匹配的发射波形可以提高雷达目标探测效果。在建立单站MIMO雷达模型的基础上,以最大化系统输出信号与干扰噪声比为准则,研究了波形设计的目标函数和约束条件,并在推导目标函数相位梯度的基础上提出了一种相位域恒模共轭梯度算法来解决该波形设计问题。仿真实验表明,由该算法设计的MIMO雷达相位编码信号可以在多次迭代后逼近理论最优波形的性能,该算法具有收敛速度快、性能稳定、运算量低的特点。     

多雷达联网目标检测能力研究

本文是研究由分布在各处的单部雷达所得信息综合（多雷达联网）工作模式时的目标信号检测的性能。多雷达联网是一个系统。此系统有一组分布在各处的，相互独立的单部雷达和一个能综合多部雷达信息的中心处理器。本文将分布式检测器的概念和雷达联网的性能结合在一起，从而可以得出在不同雷达布站和不同目标起伏条件下信号检测性能。此性能可以对雷达布站方法和比较单、多站雷达性能研究都带来益处。由于目标所在位置相对于每一站的斜距都不相同，因此每一站的所得信噪比也不尽相同，本文将给出综合后的系统发现概率（Ｐｄｏ）和虚警概率（Ｐｆａｏ）的计算和仿真结果。     

极点识别的自适应信号综合法

本文介绍了一种基于极点的雷达目标识别方案──自适应信号综合法。该方法无需知道目标的极点，利用所合成的与目标空间取向无关的识别信号对雷达后期回波处理的结果，进行目标识别。论文阐述了自适应信号综合法的工作机理、抗噪声性能，并给出计算机模拟结果。     

基于循环平稳的动目标特征提取方法研究

介绍了基于循环平稳的脉冲多普勒雷达对目标回波信号参数的提取方法。分析了该参数提取方法的性能 ,结合弹载高重频脉冲多普勒雷达的特点 ,提出了一种动目标运动特征的递归提取方法应用于运动目标参数(速度、加速度 )的特征提取过程。分析、仿真实验证明 :该方法可以最大限度地利用系统的资源 ,在雷达信号处理中达到信噪比和加速度分辨率之间的动态平衡     

基于长短时记忆网络的雷达波形设计

针对单准则设计的波形难以满足雷达多工作模式和多任务问题,联合互信息(mutual information,MI)准则和信杂噪比(signal to clutter and noise ratio,SCNR)准则,提出一种基于长短时记忆(long short-term memory,LSTM)网络的雷达波形设计方法.首先...     

基于双阶段互信息准则的多目标检测波形设计

在有限信噪比情况下,雷达对多目标的检测性能受限于参数估计精度和发射脉冲积累,而波形设计为雷达性能提升提供了自由度。本文以信噪比为约束条件,以假设概率与设计波形的加权和迭代波形发射,分阶段提出了基于单假设互信息最大化、基于多假设间互信息最小化的波形优化方法,实现了提升参数估计精度与降低发射脉冲次数的均衡处理。仿真验证了目标参数估计精度与目标检测性能间呈正相关关系,结果表明,基于双阶段互信息准则设计的波形能够快速检测多目标方位,提升目标检测性能。     

联合准则下的认知雷达波形设计

针对不同工作环境中, 需要雷达同时具有多种模式和多种任务的问题, 提出了一种联合优化准则的雷达波形设计方法, 该方法综合考虑了目标与回波之间的互信息与信干噪比。在发射信号能量有限的约束条件下, 首先通过最大边缘分配算法求解最优波形, 其次讨论互信息与信干噪比的增减率, 当改变系数值时, 联合准则下的雷达信号模型既可同时提高互信息和信干噪比值, 又可根据发射需求分别优化互信息或信干噪比。最终信号模型通过一次或较少次数的观测同时完成目标参数估计、检测或识别任务, 为雷达波形优化朝着多功能模型设计提供研究依据。     

认知雷达起伏目标检测

认知雷达通过对探测环境的感知实现对感兴趣目标的探测。考虑杂波和噪声中的起伏目标的认知雷达探测问题,建立从接收机到发射机的反馈支路,使得雷达与探测环境之间构成一个闭环;采用期望最大算法对探测环境中的目标参数进行估计;利用接收机获得的反馈信息,采用信杂噪比最大准则设计下一次迭代所需的发射波形。计算机仿真分析表明,采用了认知雷达闭环探测结构,可以有效增加探测环境信息获取的效率,因此相对于常规雷达而言,具有更好的探测能力。     

杂波背景下机载雷达信号参数的射频隐身优化

面对对方先进的无源探测系统, 射频(radio frequency, RF)隐身是机载雷达抗干扰的一种重要手段。本文首先分析了杂波条件下机载雷达目标探测的RF隐身目标模型, 然后分别针对地杂波与海杂波背景, 以截获因子作为RF隐身性能评估指标, 分析了基于脉冲对消滤波与恒虚警(constant false alarm rate,CFAR)检测技术的机载雷达RF隐身设计方法, 并建立了相应的机载雷达信号参数RF隐身优化模型。仿真利用遗传算法对模型中的辐射功率、驻留时间与脉冲累积个数等机载雷达信号的关键参数进行求解, 仿真结果表明, 两种杂波背景下的信号参数优化模型均能有效地改善机载雷达的RF隐身性能。     

二重频高频雷达折叠杂波抑制算法

高频雷达系统中,远距离扩展杂波经距离折叠后,将淹没检测区域中的目标,为保证目标的检测质量,需对折叠杂波进行抑制。在发射二重波形重复频率信号下,提出了通过逻辑映射抑制杂波的方法。给出了参数设计准则,并分析了算法对杂波的抑制性能。仿真实验表明,在合适的信号参数下,该算法能够有效地抑制远距离折叠的扩展杂波。     

基于贝叶斯估计的高精度ISAR成像

基于贝叶斯估计原理,提出了一种贝叶斯逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像算法。基于最大后验概率准则建立ISAR成像模型,利用回波数据进行统计参数估计,以实现ISAR成像的自适应表征,从而提高ISAR成像的精度。特别是运动误差相位估计和ISAR图像的重构通过求解最优化问题实现,而未考虑误差相位的具体形式,具有较高的鲁棒性。此外,本文方法在低信噪比 (signal-to-noise ratio, SNR)条件下,可以取得良好的聚焦效果,具有较好的噪声抑制能力。最后,贝叶斯估计问题转换为最优化问题进行求解,利用快速傅里叶变换及其逆变换（fast Fourier transform/inversed fast Fourier transform, FFT/IFFT）和矩阵对应点乘（Hadamard乘积）操作,有效提高该算法的效率。基于实测数据的实验验证了本文算法的有效性。     

波形正交性退化下机载MIMO雷达杂波模型与自由度分析

针对发射波形正交性退化影响机载多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）雷达的杂波特性,基于信号空间和子阵空间的变换原理,建立了波形正交性退化下的机载MIMO雷达杂波通用模型和标准模型。基于带限信号的最优逼近特性,分析了波形正交性退化下的空时等效阵列孔径变化规律,提出了杂波自由度（degree of freedom, DOF）的估计准则。最后,仿真验证了杂波模型及杂波自由度估计准则的有效性。     

基于序列线性规划的雷达低峰均比估计波形设计

在信号相关杂波背景下,现有方法大部分均基于频域进行雷达估计波形设计,这将引起相位信息的缺失从而导致波形变换到时域后性能降低。针对上述问题,同时兼顾放大器的非线性特性,提出了一种基于时域的低峰均比(peak to average power ratio, PAR)估计波形设计方法。首先,根据最大互信息准则在时域上构建了优化问题模型;然后,基于序列线性规划思想,将非凸的优化问题松弛为凸问题,并求得波形矩阵的近似解;最后,对该波形矩阵解进行逼近,使得新的波形矩阵满足Toeplitz结构,进而提取出波形向量解。仿真结果表明,与现有方法相比,本文方法在不增加运算量的前提下具有更好的估计性能。     

基于可调Q因子小波变换的海杂波抑制算法

针对海杂波背景下弱目标检测中存在的信杂比低的问题，提出了改进的基于可调Q因子小波变换的海杂波抑制算法。由于海杂波能量远大于目标信号能量，提出选取与海杂波振荡特性相匹配的参数进行可调Q因子小波变换，得到各小波子带的系数，并对小波系数进行稀疏优化后重构海杂波信号。为了判断弱目标信号是否存在，提出一种自适应的阈值检测方法，将原始回波信号与海杂波重构信号的差作为检测样本，实现对弱目标信号的检测。该算法不依赖海杂波具体模型。最后对某实测海杂波数据集进行实验，验证了所提算法的正确性。