四维跟踪在制导雷达中的应用

本文分析了相参积累的两种方法及窄带滤波器法在四维跟踪中的应用。文中就工程中几个具体问题提出了解决的办法。最后指出四维跟踪固有的缺点。     

宽带信号辐射源径向加速度估计算法

提出了一种利用相参脉冲串信号估计脉冲重复周期变化率的宽带信号辐射源径向加速度估计方法。为了解决电子侦察接收机采样间隔与辐射源脉冲重复周期不匹配造成的脉冲边沿到达时间（time of arrival, TOA）估计偏差问题,采用了分数时延估计算法对脉冲间时延进行估计。获得精确的脉冲TOA后用最小二乘法提取径向加速度信息。给出了该方法目标径向加速度估计所能达到的误差下限,仿真结果接近该下限,具有很高的精度。本算法适用于线性调频和非线性调频等宽带信号。     

数字匹配滤波系统输出信噪比与采样速率的关系

论述了数字匹配滤波系统及其实现,讨论了采用数字方法在频域实现匹配滤波的信号处理系统中,匹配滤波器实现中的两个实际问题。分析了信号的数字频谱,并在此基础上,推导了系统输出信噪比与系统采样速率的关系。得到了随着系统采样速率的提高,匹配滤波器的噪声带宽减小,输出信噪比提高的结论。计算机仿真验证了该结论的正确性。     

基于相位调制的雷达抗假目标干扰方法

针对欺骗式干扰难分辨和难去除的问题, 基于相参积累的原理, 提出一种基于相位调制(Phase Modulation, PM)的雷达抗假目标干扰方法。首先, 雷达发射相位调制的脉冲串信号, 之后根据相位的先验信息在接收时对回波信号进行相位补偿。然后，对回波信号进行脉冲压缩和相参积累, 在处理后形成的距离-多普勒图上对真、假目标进行分辨并提取出目标的多普勒频率。最后，结合自适应波束形成原理以及真实目标的多普勒频率信息, 设计自适应多普勒滤波器, 对回波脉冲串进行处理, 使真目标得到增强, 并在假目标的多普勒频率处形成零陷, 解决了假目标难去除的问题。仿真实验表明, 所提方法能有效分辨并去除回波信号中的假目标。     

相干频率分集阵雷达匹配滤波器设计

相干波形频率分集阵(frequency diverse array, FDA)雷达通过引入阵元间的频率差异,在观测空间中形成距离角度时间依赖的发射方向图。针对相干FDA雷达体制回波接收处理的问题,提出了角度时间二维匹配滤波器,同时实现了快时间波形匹配和等效发射波束形成,不同于传统匹配滤波器。并进一步考虑某些应用情况下,通过设计匹配时间窗,提出了分段匹配的二维匹配滤波接收处理方法。将雷达脉冲时间划分为多个子脉冲接收时间窗,并采用发射方向图调制的角度时间二维匹配滤波函数对回波信号进行相干积累。仿真实验给出了所提接收处理方法的性能验证。     

超宽带合成孔径雷达图像中二面角目标的检测

目标的散射特性常依赖于雷达和目标间的姿态角,这种依赖性在大积累角的UWB-SAR中尤为明显。通过分析SAR图像的频谱特点,提出一种归一化标准偏差滤波方法。在该方法中,SAR的复数图像首先通过一组带通二维滤波器,然后将滤波器组的输出图像序列合成一幅信杂比得到提高的图像。对仿真数据处理的结果表明,该方法的性能优于曾提出的方向匹配滤波方法。     

非均匀稀疏采样环境自适应α-β滤波算法

针对非均匀稀疏采样环境下的被动机动目标跟踪问题,提出了一种新的自适应α-β滤波算法.算法首先在最小均方误差准则下,推导了α-β滤波器的最优参数选择方法;然后详细分析了非均匀稀疏采样被动传感器上报数据的特点,提出利用上报时间间隔和目标速度来设计跟踪指数,且根据被动传感器系统的实际观测情况,推导了观测误差标准差的表达式;最后,在保证算法稳定性的前提下,给出了自适应滤波器参数设计方法.实验结果表明,提出算法能够准确对机动目标进行跟踪,性能要好于工程中常用的α-β滤波器,且算法设计简单,能够工程实现.     

分段采样信号的相位关联技术

分析了分段采样信号在复平面单位圆上的分布特征。针对采样点与分段信号在单位圆上分布不同,在此基础上提出了直接相位积累法和旋转相位积累法将分段采样信号进行相位关联,以实现相参积累和提高频率估计精度。直接相位积累法计算量大,抗噪声能力强,旋转相位积累法计算量小,抗噪声能力弱。这两种方法既可用于多段线性调频连续波探测回波的积累检测,也可用于多个相参脉冲信号的积累与频率估计。通过仿真验证了所提方法的有效性。     

时域宽带矩阵空域滤波器设计方法

提出了一种基于FIR滤波器的时域宽带矩阵空域滤波器设计方法.首先,采用窄带矩阵空域滤波器优化设计方法,设计对应工作频带内各子带的恒定扇区响应空域滤波加权矩阵集.应用该矩阵集元素重构N个宽带基阵加权向量集,设计对应的N个恒定响应空域宽带FIR滤波器,进而构成时域宽带矩阵空域滤波器.该方法实现了对阵元接收宽带数据的时域矩阵空域预滤波,提高了系统的实时信号处理能力.计算机仿真和实验数据处理结果验证方法的有效性.     

基于keystone变换的宽带雷达精确测速

宽带雷达利用脉冲串测速时,高速运动目标在脉冲串内通常移动超过多个距离分辨单元,无法通过脉冲串内直接相参处理获取速度信息。针对宽带脉冲多普勒雷达测速的特点,提出了一种基于Keystone(楔石)变换的测速方法,能有效解决目标越距离单元走动和多普勒谱展宽,并根据该方法的特点,提出一种基于Keystone变换的解速度模糊的方法,仿真证明该测速方法能达到很高的测速精度,有很高的应用价值。     

Novel matched filtering method and its application in radar system

The method of using a narrowband filter to realize matched filtering is derived. A novel method of using spectrum sampling to realize matched filtering is presented, and the method can conquer the disadvantages that the narrowband filter cannot adopt the adaptive scheduling of phased array radars and realize matched filtering for several waveforms. A novel error extraction method is proposed, which uses a time division multipath method to realize the intermediate frequency extraction. This method can save lots of space for vehicle-born radar systems, reduce the influence of amplitude and phase distortion caused by devices, and enhance the system reliability. Simulation results show that the spectrum sampling method is applicable, and the implementation of frequency spectrum sampling is elaborated.     

Novel matched filtering method and its application

The method of using a narrowband filter to realize matched filtering is derived. A novel method of using spectrum sampling to realize matched filtering is presented, and the method can conquer the disadvantages that the narrowband filter cannot adopt the adaptive scheduling of phased array radars and realize matched filtering for several waveforms. A novel error extraction method is proposed, which uses a time division multipath method to realize the intermediate frequency extraction. This method can save lots of space for vehicle-born radar systems, reduce the influence of amplitude and phase distortion caused by devices, and enhance the system reliability. Simulation results show that the spectrum sampling method is applicable, and the implementation of frequency spectrum sampling is elaborated.     

基于随机共振的高灵敏度GPS信号捕获算法

针对微弱环境下全球定位系统（global position system, GPS）信号捕获问题,提出了基于随机共振（stochastic resonance, SR）的GPS信号捕获算法。该算法首先用部分匹配滤波器对GPS信号进行分段相关预处理,然后利用SR提高预处理后信号的信噪比(signal to noise ratio, SNR),SR中引入了二次采样和自适应技术,解决了传统SR不适合捕获大频率信号(频率远大于1Hz的信号)及SR参数难以与被捕获信号匹配的难题,最后采用快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT）谱分析技术,实现在较短的相关累积时间内获得较高的捕获灵敏度。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在相关累积时间为10 ms,信号SNR为-38 dB的情况下,算法捕获GPS信号的正确检测率达到100%。     

基于脉内正交的抗间歇采样转发干扰方法

间歇采样转发干扰是一种先进的有源相干干扰技术,主要利用欠采样和收发分时技术实现脉内假目标群干扰,现有雷达抗干扰手段尚无法实施有效对抗。在深入研究间歇采样转发干扰原理的基础上,针对其多普勒频移干扰的特点,设计了一种脉内正交的线性调频相位编码波形,该波形不仅能够在无干扰条件下进行正常检测目标,具有一定的多普勒不敏感和低副瓣特性;而且能针对间歇采样转发干扰,拆分成不同的子信号,利用其相应匹配滤波器对该干扰进行有效侦察识别、干扰对抗。仿真结果证明了基于脉内正交波形抗间歇采样转发干扰方法的有效性。     

高动态GPS/INS组合导航算法研究

首先介绍了新型深组合GPS/INS系统原理图及组合导航滤波算法。在该算法中,组合卡尔曼滤波器除完成INS误差及GPS接收机时钟误差的估计外,还参与了GPS码跟踪,即完成传统码跟踪环中环路滤波器的功能。采用自适应码跟踪误差估计器补偿组合卡尔曼滤波器测量值中的相关分量,从而消除了传统组合中不稳定的主要根源。然后进行了计算机仿真计算,仿真结果表明,新型深组合GPS/INS导航算法适用于机动性较高的载体。     

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。     

捷变频雷达联合脉内频率编码抗间歇采样干扰

间歇采样转发干扰通过对雷达信号进行部分采样并迅速转发, 在当前脉冲重复周期内, 产生相干假目标串, 使得基于传统频率捷变雷达的目标检测面临严峻挑战。因此, 在频率捷变技术基础上提出一种捷变频雷达联合脉内频率编码的抗间歇采样干扰方法。针对间歇采样干扰时域不连续的特点, 通过脉内频率编码-脉间频率捷变实现子脉冲间的相互掩护。脉冲压缩后, 首先利用最大类间方差法(Otsu)自适应计算阈值并抑制干扰, 然后通过二维稀疏重构方法实现目标检测。理论分析和仿真实验证明所提方法可以有效对抗间歇采样干扰。