端射阵机载雷达STAP单脉冲测角方法

端射阵列雷达是新体制雷达发展的一个重要趋势,因其具有低剖面和定向辐射特性,特别适合用于机载雷达的补盲。但由于端射阵天线方向图的特殊性,其主瓣宽度比相同天线尺寸的侧射阵宽得多,这势必会导致传统自适应单脉冲测角方法性能下降。本文提出了一种基于三维空时联合约束的自适应单脉冲测角方法,将传统自适应单脉冲测角问题扩展到俯仰-方位-多普勒三维空间,利用三维杂波特性克服波束过宽所带来的问题,并可同时测出目标的方位角和俯仰角,表现出较为优越的角度估计性能。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

两维数字阵列雷达的数字单脉冲测角方法

研究了两维数字阵列雷达的数字单脉冲测角方法,分析了基本单脉冲测角过程中存在的问题,提出了改进的数字单脉冲测角方法。该方法在差波束形成过程中考虑了不同工作频率、不同波位的天线等效孔径的变化。针对测角误差信号的非线性特征,在根据误差信号计算目标角度时采用了多阶多项式拟合的方法,给出了数字阵列雷达中数字单脉冲测角的详细过程。计算机仿真和实测结果表明,此方法具有良好的测角性能,减少了对单脉冲测量误差曲线的存储要求,适合于工程实际应用。     

基于极化单脉冲雷达扩展目标角度估计方法

当单脉冲雷达受到箔条质心干扰时, 将视为波束内存在两个不可分辨的目标, 由于目标和箔条干扰回波混叠耦合, 导致单脉冲测角偏差, 最终致使目标跟踪丢失。对此, 利用宽带单脉冲雷达测角精度高的优点和极化信息, 提出一种基于极化单脉冲雷达的扩展目标角度估计方法。首先,分析宽带单脉冲雷达体制下箔条质心干扰的特点, 给出扩展目标双极化和差信号模型。然后, 根据和、差通道极化回波信号, 通过联立方程组, 估计出目标和箔条干扰的到达角(angle of arrival, AOA), 为后续利用目标角度信息跟踪目标提供条件。最后,通过蒙特卡罗仿真实验分析关键参数对目标角度估计性能的影响, 并与传统单脉冲雷达体制的测角方法进行比较。理论分析和仿真实验表明, 在质心干扰条件下, 宽带单脉冲雷达估计目标AOA的性能要优于传统单脉冲雷达。     

二维数字阵列三阶泰勒展开单脉冲角度估计

全数字或相控阵子阵结构的数字单脉冲测角一般都采用基于单脉冲比一阶泰勒展开的测角公式,主瓣干扰下的自适应数字单脉冲测角也采用鉴角曲线斜率约束的方法,这些都会导致和波束主瓣宽度内偏离波束指向较远目标的测角偏差增大。〖JP3〗为了解决上述问题,针对任意二维数字阵列结构,推导了基于单脉冲比三阶泰勒展开的二维单脉冲测角公式,分析了公式求解的收敛问题。仿真结果表明所提方法对和波束主瓣范围内的目标均有较小的测角偏差,可以有效地提高主瓣干扰下的测角性能。该方法在提高测角性能的同时运算量增加不大,适合工程实现。     

慢起伏不可分辨目标的单脉冲角估计

不可分辨目标角估计方法大多是以SwerlingⅡ型目标进行信号建模,这通常需要雷达采用频率捷变来实现脉冲间目标幅度的不相关。考虑到非频率捷变雷达观测的目标回波为慢起伏的情况,深入研究了目标雷达散射截面积(radar cross section, RCS)起伏特性对单脉冲雷达测向的影响,提出了一种基于目标单脉冲角估计统计特征的两个慢起伏不可分辨目标的角度分辨方法。Monte Carlo仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于单脉冲复角测量减小天线指向波动的方法

针对雷达导引头下视超低空目标时,由于多径干扰造成单脉冲测向天线指向波动,导致目标跟踪丢失的问题,提出了一种基于单脉冲复角测量调整天线伺服系统的准则。首先，根据弹目相对运动关系,构建了镜像干扰情况下的单脉冲测角模型,详细分析了天线指向波动对目标稳定跟踪的影响。其次,提出了一种采用单脉冲复角测量目标高度的方法,并利用指向角度与指向高度同步变化的特性,推导出天线指向角的波动关系式,给出了天线伺服系统调整的准则。最后，仿真结果验证了所提方法的有效性。     

毫米波单脉冲雷达高精度测角算法研究

介绍一种角闪烁仿真模型,并且利用这种模型仿真揭示了幅度平方加权在各种整数幂次加权方法中的最优性。采用加权的观点分析了常规的单脉冲雷达非相参积累测角方法,指出其实质相当于对单次脉冲测角的结果用和通道信号幅度进行线性加权。最后提出一种基于幅度平方加权的单脉冲雷达非相参积累测角算法,仿真表明在各种信噪比条件下这种方法的测角精度都优于常规的非相参积累测角方法。     

自适应单脉冲与复单脉冲比算法

传统单脉冲算法是针对空域高斯白噪声背景下单目标的一种有效测角算法。当外界噪声为空域色噪声或存在主瓣干扰时,传统单脉冲算法需要改进。主要介绍用于色噪声背景的自适应单脉冲算法和用于主瓣两目标的复单脉冲比算法的基本原理,并以主瓣干扰条件下目标方位估计问题为例,介绍自适应单脉冲、复单脉冲比及其它一些方法的具体应用。     

MIMO雷达比幅单脉冲测角精度分析

和差比幅单脉冲测角方法由于实现简单且测角精度高,在雷达系统中得到广泛应用。研究多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达的比幅单脉冲测角技术及其精度问题,采用全微分方法详细推导了MIMO雷达和传统相控阵雷达的单脉冲测角精度,得到了准确的测角误差函数表达式。通过计算机仿真,验证了理论分析的正确性,并在相同信噪比条件下,对两种模式下的测角精度进行了比较。     

基于视线角序列的视线角速率样条滤波

依据拦截器与目标间的相对位置、速度关系,提出了基于视线角序列的视线角速率自适应样条滤波算法。该算法利用样条函数表示相对距离矢量,提出并结合“导引头球面”模型,建立了系统状态方程;在只给出视线角序列信息的情况下,对状态估计误差和观测误差进行了补偿,实现了自适应样条滤波算法,获得了有效的视线角速率信息。     

主瓣掩护式干扰背景下单脉冲雷达角度估计

主瓣掩护式干扰会导致单脉冲雷达的探测、跟踪、识别性能严重下降，如何在该场景下进行目标角度估计是单脉冲雷达面临的经典问题。为解决该问题，提出了一种单脉冲雷达目标角度估计算法，该算法运用残差矩阵Frobenius-范数(以下简称残差矩阵F-范数)最小化准则提取目标回波及干扰信号并估计其来向。仿真结果表明，该算法相比主瓣干扰对消(mainlobe jamming cancellation, MLC)算法，测角精度更高，稳定性更强。     

交叉极化角欺骗干扰的极化抑制方法研究

针对交叉极化角度欺骗干扰的对抗问题,提出了一种利用极化信息进行识别并抑制干扰的措施和方法。首先分析了单脉冲雷达测角和交叉极化角度欺骗干扰的基本原理,然后给出了单脉冲极化雷达的角度测量算法;在此基础上,利用交叉极化干扰在雷达测角系统中不同极化通道响应函数的差异,提出了具有自动识别与抑制交叉极化干扰的实用角度测量算法,给出了应用该算法的具体步骤,理论分析和计算机仿真均证实了此算法的正确性和有效性。     

一阶循环到达角估计及其在干涉仪中的应用

研究了基于信号一阶循环平稳特性的空间源信号到达角估计方法,推导得到了在双阵元条件下的测角方法和测角精度,以及空间干扰信号对测角性能的影响,并与传统干涉仪测角性能进行了比较。理论分析和仿真结果说明,基于一阶循环平稳特性的空间源信号到达角估计方法,不仅具有和干涉仪近似一致的单目标测角性能,并且能同时实现对多个具有不同一阶循环频率的目标信号的测向,这是传统干涉仪所不具备的。     

直接数据域空时自适应单脉冲方法

机载雷达空时自适应处理(space time adaptive processing,STAP)与单脉冲技术相结合可以实现对运动目标空、时参数的估计。然而,在非均匀环境下,由于同分布快拍数有限,杂波协方差矩阵难以准确估计,常常导致STAP方法性能急剧下降甚至失效,进而无法有效实现目标检测和参数估计。本文提出一种直接数据域的动目标空时参数估计方法,该方法首先应用幅相估计谱(amplitude and phase estimation,APES)谱估计由被检测单元数据估计出杂波干扰协方差矩阵,然后利用STAP技术抑制杂波和干扰,并结合单脉冲理论实现对目标角度和多普勒频率的估计。仿真结果表明,与传统单脉冲方法相比,新方法具有自适应抑制杂波干扰的能力和更好的估计性能;同时由于无需参考数据,该方法更适应于非均匀环境。     

基于空时约束的自适应迭代单脉冲估计方法

在机载雷达参数估计过程中, 在主瓣杂波区附近自适应和差波束会发生畸变, 角度和多普勒频率参数估计之间存在耦合, 导致传统和差单脉冲估计方法的参数估计性能严重下降。针对此问题，提出了一种基于空时约束的机载雷达自适应迭代单脉冲估计方法。该方法首先通过导数约束和零点约束确保所形成的差波束为最优差波束; 其次利用广义单脉冲法进行参数估计, 解决了多参数估计之间存在的相互耦合问题; 最后通过自适应迭代方式进一步提高目标参数的估计精度。计算机仿真结果验证了所提方法的有效性。     

多通道相控阵自适应数字单脉冲合成方法

为了在有源干扰条件下对目标到达角精确估计,提出一种二维多通道平面相控阵雷达自适应单脉冲波束合成方法。利用平面相控阵方向图的正交性,沿阵列一个方向分别合成和子阵及差子阵,对子阵输出进行自适应处理,可以在其正交方向上形成零点,同时抑制旁瓣及主瓣干扰,并保证该方向上和、差波束不发生畸变,确保该方向的测角精度。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于压缩感知的米波雷达低空测角算法

为解决多径环境下米波雷达对低空目标探测问题,本文结合信号空域稀疏性和多径模型下的复合导向矢量提出了一种多径环境下高分辨的低空测角方法,能够有效地克服多径效应问题。该方法首先利用多径模型下的先验信息产生复合导向矢量,然后利用该导向矢量构造压缩感知矩阵,此时的感知矩阵是整合了多径衰减系数和回波角度关系等先验信息,同时通过对多快拍数据矩阵的奇异值分解获得较高信噪比的信号数据矩阵,继而利用感知矩阵和信号数据矩阵建立最优化L1范数约束求解模型,最后利用凸优化工具求解稀疏空间谱,估计直达波和反射波入射角度值。该方法能够增强信息矢量稀疏性,在较低信噪比下可获得高分辨的角度估计性能。仿真实验证明了该方法的优越性。     

比相单脉冲雷达目标角闪烁建模与仿真

探讨了复杂目标的多点模型建模问题,给出了采用相位梯度法计算模型进行角闪烁仿真的结果,并与比相单脉冲雷达的真实测角偏差进行了比较,指出比相单脉冲雷达所测角同角闪烁存在区别,通过分析二者之间的联系,提出用比相单脉冲雷达和、差通道回波计算角闪烁的方法。     

GSC结构相控阵在主瓣干扰下的自适应单脉冲方法

当有源干扰从旁瓣进入广义旁瓣对消器(general sidelobe canceller, GSC)结构相控阵系统时, 通过对旁瓣干扰的抑制, 可以维持较高的单脉冲测角精度, 然而当干扰进入主瓣范围内时, 自适应方向图会发生畸变, 导致测角错误。针对这一问题, 提出了一种在GSC结构下的两级自适应单脉冲测角的工程实现方法, 首先对采样协方差矩阵进行特征分解并根据主瓣子空间的正交性分离主瓣干扰对应的特征向量, 由此重构旁瓣干扰和噪声协方差矩阵, 再利用旁瓣对消器抑制旁瓣干扰, 最后通过四通道系统抑制主瓣干扰并保持单脉冲比不变, 实现对目标的精确测角。该方法无需对干扰的来波方向进行预估计, 具有较强的鲁棒性, 仿真结果验证了该方法的有效性。     

主瓣干扰下混合极化系统单脉冲角度估计方法

当压制干扰源与目标方向相临近时,雷达天线对干扰信号的接收增益很大,形成主瓣压制干扰,对雷达目标检测、角度测量与跟踪构成严重威胁。运用极化滤波手段可以有效抑制主瓣压制干扰、提升雷达目标检测能力,但其滤波输出数据中的目标单脉冲比受到剩余干扰、目标交叉极化耦合等诸多因素影响,导致角度测量存在偏差。这某些情况下,这种角度偏差将难以忽略,甚至导致测角完全失效。本文基于混合极化单脉冲系统,本文提出一种抗主瓣压制式干扰的目标角度估计方法,通过对正交极化和、差通道的极化滤波与极化综合,实现目标角度无偏估计,完善了极化滤波方法在单脉冲系统中的应用。