基于鉴角曲线拟合的自适应单脉冲测角方法

自适应单脉冲方法是干扰背景下目标角度估计的一种有效方法。但对于主瓣内明显偏离波束中心的目标,或者在实际应用中由于天线往往采用子阵结构且存在误差,自适应单脉冲方法估计结果会出现较大的测角偏差。为解决这两个问题,提出一种基于鉴角曲线拟合的自适应单脉冲测角方法。该方法首先利用自适应和差权矢量与实测导向矢量计算出对应角度的单脉冲比;然后采用最小二乘法拟合出自适应鉴角曲线;最后通过自适应鉴角曲线估计出目标角度。仿真实验验证了该方法的有效性。     

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。     

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。     

时域离散类主瓣干扰下基于样本识别的雷达和差测角方法

时域离散类主瓣干扰在时域上处于离散状态，干扰训练样本不易提取，其样本纯度将直接影响干扰抑制效果和目标测角性能。针对时域离散类主瓣干扰背景下的雷达干扰抑制和目标角度估计问题，提出了一种时域离散类主瓣干扰下基于样本识别的雷达和差测角方法。该方法利用了目标和干扰在和、差通道的时域相关性差异，由此提取纯净的干扰训练样本，然后利用空域方位维、空域俯仰维的正交性进行时域离散主瓣干扰抑制，同时估计目标角度。理论推导和仿真实验表明所提方法具备时域离散类主瓣干扰背景下的较好的雷达测角能力。     

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。     

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。     

用数字波束形成技术测量干扰环境中目标的方向

本文讨论了在干扰环境中利用数字波束形成技术确定目标方向的方法,给出了计算机模拟结果。测量目标角度是基于单脉冲技术中的和差波束的方法。由于各路接收机幅相误差和算法本身的影响,差波束指向零点将产生漂移且零深不够理想,影响了测角精度。本文提出了在差波束的理想指向零点方向用正交化算法产生一零点的办法来校正零点漂移和加深零深,又不影响差方向图的其它性能,从而为用数字波束形成技术精密测角提出了一条路径。另外,本文给出了为消除主瓣干扰而对和差方向图影响的模拟结果。     

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。     

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。     

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。     

基于凸约束下泰勒估计的主瓣干扰抑制算法

针对真实信号协方差矩阵估计难以直接获取及低快拍条件下传统采样协方差矩阵存在较大误差的问题,提出了基于凸约束下泰勒估计的抗主瓣干扰波束形成算法。该算法首先利用凸约束下的泰勒估计法在低快拍数条件下对信号协方差矩阵进行估计。其次利用多信号分类算法进行波达方向估计,筛选主瓣干扰对应特征矢量。而后利用特征投影矩阵法对主瓣干扰进行抑制。最后,通过添加线性约束获得权值矢量进行波束形成。仿真结果显示,在低快拍数条件下,所提算法对信号协方差矩阵具有更高的估计精度,波束形成性能稳健且具有更高的输出信干噪比。     

雷达低空目标俯仰角偏轴测量的C2算法研究

由于多径信号的干扰,单脉冲比幅测角体制的雷达在对低空目标俯仰角测量时,会带来很大的偏差。应用多目标分辨算法(C2算法),对其在某相控阵雷达系统中低空目标俯仰角偏轴跟踪测量性能进行了分析和仿真,为雷达系统的设计提供依据。通过对不同场景下的仿真结果分析,表明该算法具有比较优良的抗多径干扰性能,可以提高俯仰角的测量精度,该算法运算比较简单,适宜应用于单脉冲比幅测角体制雷达低空目标俯仰角的实时跟踪测量。     

非理想极化条件下改进的PF-PS角度估计方法

当存在主瓣压制式干扰时,覆盖时、频域的干扰信号使雷达难以检测、跟踪目标。极化域滤波方法虽然可以有效抑制干扰但同时引入了额外的测角偏差。针对这种偏差,本文作者近年提出一种主瓣干扰背景下无偏估计目标角度的极化滤波与极化综合方法(polarization filtering and polarization synthesis, PF-PS)。然而,真实环境中存在的极化非理想因素会影响PF-PS方法的性能,主要包括雷达天线的交叉极化响应以及跟踪过程中姿态改变导致的目标回波与干扰信号极化起伏。论文通过建立以上两种极化非理想因素的影响效应模型,进一步完善PF PS算法结构,有效提高了该方法在主瓣干扰背景下对目标的连续跟踪性能。     

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。     

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。     

部分相关MIMO雷达比幅单脉冲测角性能分析

对多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达发射部分相关波形时,比幅单脉冲方法的角度测量性能进行了理论分析。通过建立MIMO雷达的一般信号模型,采用矩阵微分的方法对噪声引起的比幅单脉冲左右波束输出信号的起伏进行了统计分析,从而给出了部分相关MIMO雷达体制下比幅单脉冲方法的理论测角性能。由得出的结论可以直接得出正交MIMO雷达及相控阵雷达体制下比幅单脉冲方法的理论测角性能。通过数值仿真实验对部分相关MIMO雷达下比幅单脉冲方法的性能进行了仿真分析,并验证了理论分析的正确性。     

和差四通道及辅助阵元联合自适应单脉冲方法

针对平面相控阵,提出了和差四通道及辅助阵元联合自适应单脉冲方法。新方法联合四通道和差波束输出与辅助阵元输出,经过自适应处理得到方位向及俯仰向自适应和差波束,利用主瓣区域高增益的差波束及辅助阵元联合对消主瓣干扰和副瓣干扰。理论分析和仿真结果均表明,新方法可有效抑制主瓣干扰和副瓣干扰,并具有良好的单脉冲测角性能,且无需对干扰空间角进行预先准确估计,利于工程实现。     

双基地机载雷达杂波和主瓣压制干扰抑制方法

当干扰从雷达波束主瓣进入时，传统的空域抗干扰方法不仅无法抑制主瓣干扰，还会引发主瓣畸变、旁瓣抬升等问题，严重影响机载雷达目标检测性能。针对该问题，提出了一种基于双基地配置的机载雷达杂波和主瓣压制干扰抑制方法。该方法首先针对主、辅雷达分别形成多个相邻空域波束；然后，对波束形成后的数据进行脉冲多普勒(pulse Doppler, PD)处理，并在距离-多普勒域对主、辅雷达的干扰信号进行配对处理。在此基础上，在主、辅雷达对应的多普勒通道通过时域自适应滤波抑制干扰；最后，联合相邻波束的数据通过降维空时自适应处理(reduced-dimension space-time adaptive processing, STAP)抑制剩余的杂波。仿真结果表明，所提方法能够有效抑制杂波和主瓣压制干扰，与传统采样矩阵求逆(sample matrix inversion, SMI)方法和局域联合处理(joint domain localized, JDL)方法相比，对信干噪比性能分别改善了约20.6 dB和21.5 dB。     

基于Relax谱估计的波束内多运动目标分辨

弹载雷达对波束内的多目标进行准确分辨是至关重要的。鉴于多普勒雷达对速度的分辨能力和单脉冲雷达的测角能力,提出了一种对波束内多运动目标进行分辨的算法。导弹加速度对目标回波多普勒频谱展宽起主要作用,据此提出了去斜率后进行超分辨谱估计的单/多目标鉴别方法;然后对超分辨后的参数化的多普勒谱进行单脉冲测角,从而得到多目标在波束内的二维分布。仿真结果证明了该算法的有效性。     

基于单脉冲三维成像的抗交叉眼干扰方法

交叉眼干扰是针对末制导雷达实施的一种有效的角度欺骗干扰,使得导弹不能有效地跟踪并打击目标。针对这种主瓣干扰,现有末制导雷达缺乏较为有效的对抗措施。为此,本文提出一种基于单脉冲三维成像的抗交叉眼干扰方法。该方法首先对单脉冲雷达和、方位差、俯仰差3个通道信号在距离、多普勒两维上进行高分辨处理,通过测量各分辨单元的方位角和俯仰角,再结合距离信息得到目标三维像,然后利用目标的团聚效应设定合适的阈值,剔除由交叉眼干扰引起的目标尺寸之外的奇异点,从而得到干扰对抗后的测角结果,确保了导弹对目标的有效跟踪。仿真结果证明了这种抑制主瓣角度干扰措施具有一定的有效性。