相控阵-MIMO雷达的相位编码信号设计方法

具有良好性能的正交编码信号是相控阵多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）雷达获得优良性能的前提。为得到对接收端噪声容忍度更高的编码信号,利用改进的离散粒子群优化（discrete particle swarm optimization, DPSO）算法,以接收端匹配滤波之后输出信号的性能为代价函数,将编码设计转化为约束优化问题,设计了可灵活编码的正交相位编码信号。新算法得到的编码信号有较低的自相关旁瓣和互相关干扰,在匹配滤波时其对噪声的抑制要好于已有算法,且能有效分离出多个目标。仿真结果验证了算法的有效性。     

线性调频脉冲信号的自适应压缩技术

提出了一种对电子战接收机获得的线性调频脉冲信号进行自适应压缩的技术。它首先通过自相关的方法确定含噪序列中是否含有信号 ,以及信号出现的时间位置 ;然后从这一时间位置处截取一段含噪的信号作为线性调频压缩的相关源 ,对信号进行匹配压缩。经仿真验证 ,该技术可以从被噪声湮没的数据中有效地提取出压缩后的脉冲信号 ,如果将其用于电子战侦察接收机 ,可以将线性调频脉冲信号的灵敏度提高近 7dB～ 10dB。     

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。     

多信号体制脉冲压缩系统研究

从增强雷达抗干扰反截获能力、抗反辐射导弹（ Ａ Ｒ Ｍ ）攻击及提高目标检测能力出发,成功研制出了多波形脉冲压缩系统。该系统采用数字波形产生和数字脉压技术,使多种不同形式和不同长度的信号可在同一系统上产生并完成脉冲压缩处理,为现代雷达设计和既有雷达的技术改造提供了一种有效的途径。系统设计码元宽度０２μｓ,码长于１２８ 内可变。据多种雷达工作的实际需要,我们分别设计了压缩比为４５、６０、７５、９５ 的线性与非线性调频信号及几种多相码信号。系统测试结果表明,对时带积大于６０ 的不同形式波形压缩输出主副比在ｆｄ ＝ ０ 时均超过３０ｄ Ｂ,是较小时带积低采样率处理的先进水平。     

基于MMSE估计的全极化雷达自适应脉冲压缩

针对同时极化测量体制雷达发射波形自相关和互相关特性相互制约的矛盾,提出了一种基于最小均方误差估计的全极化雷达自适应脉冲压缩方法,其核心思想是通过初始化滤波器得到各距离单元散射系数的先验信息,并结合对应极化通道的回波信号,根据贝叶斯原理估计得到每个距离单元的自适应滤波器,在分离各极化通道回波信号的同时实现脉冲压缩。通过设置典型的仿真场景,从检测概率和目标极化散射矩阵估计的均方误差两个方面分析了自适应脉冲压缩算法的性能。仿真结果表明,该算法能有效地抑制邻近距离单元的干扰和不同极化通道之间的互扰,比标准匹配滤波器更好地实现全极化雷达脉冲压缩。     

城市单交叉口信号多相位自适应控制模型

针对交通系统的动态性和随机性,提出了信号交叉口的自适应控制模型.充分考虑了转弯比例的时变性以及车道分配的时变性,给出一种交叉口随机动态模型.将强化学习(RL)引入到交通信号系统中,针对交通网络的交通流及信号特征,建立了RL的状态空间、动作空间和回报函数,以最小化交叉口的排队车辆数为目标,实施对交通信号的优化控制.在不同的交通环境设定下,对典型的十字交叉口进行仿真试验,将RL控制方法同传统的定时控制和感应控制进行了对比.结果表明,RL控制器具有很强的学习能力,对于交通环境的突然变化仍可以保持较高的控制效率.     

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。     

一种脉冲压缩信号旁瓣抑制方法

给出了一种在脉冲压缩技术中实现低的压缩脉冲距离旁瓣的方法,由希望的压缩脉冲波形来设计加权滤波器。导出了可实现低的压缩脉冲距离旁瓣的条件。实验用声表面波(SAW)器件实现时,对线性调频信号,其压缩脉冲最大主旁瓣比为50dB。而用数字方法实现时,压缩脉冲最大旁瓣电平还受A/D及D/A变换器位数的限制。     

脉冲频率编码信号在高频地波超视距雷达中的应用

本文就脉冲频率编码信号应用到高频地波超视距雷达中，进行了较详细的波形设计和处理研究。分析表明，脉冲重复周期与目标回波的距离延时和径向多普勒速度分量无关。因此，若将重复周期参差调制方式融合到频率编码信号中，可使信号具备时－频调制双重随机性。有效地加强了信号自身抑制干扰的能力。信号的处理采用了时间窗匹配相关处理，消除了距离模糊并扩展了信号参数的可选择范围。本文还给出了脉冲频率编码信号的设计步骤和参数选择的约束条件。     

脉冲多卜勒雷达信号处理系统的仿真

利用系统仿真工具进行雷达系统建模与仿真，可以高效地完成系统的方案论证和性能评估，将雷达系统设计人员从繁重的设计工作中解脱出来，使雷达系统的设计更加方便，高效和优化，能够大大提高设计的可靠性，并可缩短设计周期，降低开发成本，本文以一部脉冲多卜勒雷达信号处理系统的仿真为例，说明了雷达信号处理系统的仿真过程及性能评估方法。     

1-bit采样下雷达脉压性能分析

1-bit采样因其低成本、低功耗等优势引起了广泛关注, 本文主要讨论1-bit采样下雷达的脉压性能。首先, 推导了1-bit采样造成的信噪比损失, 分析了1-bit采样的适用条件, 进而发现1-bit采样适合于单次回波信噪比较低的应用场景。接着, 通过理论分析可知相对于高精度脉压系数, 1-bit脉压系数会带来额外的脉压信噪比损失, 但实现方式更为简单。此外, 分析了在高信噪比下, 发射信号为线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号时周期性假目标出现的原因, 并且指出相位编码可有效避免假目标出现。仿真实验验证了以上理论推导的正确性。最后, 结合某高频(high frequency, HF) 地波雷达的实测数据验证了1-bit采样的可行性。     

机载脉冲多普勒雷达湍流信号的仿真分析

为了分析湍流特性和有效地对湍流信号进行检测以及研究地杂波对湍流检测的影响,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)对湍流回波信号的风速与谱宽进行了计算,建立了相应的湍流模型,在湍流风速和谱宽的检测中引入了地杂波因素。提出了湍流信号处理的FFT方法,重新定义了湍流的风速和谱宽和最小信号检测门限以及相关变量。仿真结果表明,湍流的风速具有脉动特征,该方法能够很好地估计出湍流风场里的风速分布,无地杂波情况下的湍流回波信号的风速与谱宽要优于有地杂波情况。     

一种雷达脉冲信号相位差变化率测量的新方法

接收信号相位差变化率的高精度估计是基于质点运动学原理单站无源定位与跟踪的一项关键技术。针对雷达脉冲信号,建立了接收信号相位差模型,分析了相位差变化率的特点,提出了一种相位差变化率的数字测量新方法,直接对各阵元接收的信号进行A/D采样,采用数字信号处理的方法估计相位差变化率。通过离散傅里叶变换和复数乘积运算将相位差变化率的测量问题转换为频率测量问题,利用多个脉冲信息提高了参数估计的精度,根据相位的无模糊测量获得相位差变化率加权最小二乘估计。仿真实验表明,该方法具有较低的信噪比门限,在高于信噪比门限时,其估计精度接近Cramer-Rao下限。     

欠采样条件下相位编码信号参数估计

针对宽频段的相位编码脉冲压缩雷达信号,提出了一种在时空欠采样情况下估计相位编码信号子脉冲码率、载频、到达角的时频空三维估计方法。该方法综合时频分析和阵列信号处理方法,利用相位编码信号短时傅里叶变换的幅相特性和非均匀L阵的解角度模糊特性,不需要相位编码信号先验信息,对所采用的时频分析方法具有自适应性,对阵列形式无严格要求,具有更实际的应用价值。仿真实验证明了该方法的有效性。     

基于多载波信号的确定型自适应阵列波束形成方法

确定型波束形成方法利用单次采样数据完成波束形成,不需要信号的统计特性.该类方法在雷达系统中均需要两个步骤:波达方向估计和波束形成.一般为了保证系统稳定性,需要保持一定的主瓣宽度,其代价是牺牲部分波束形成自由度.研究了确定型波束形成算法在多载波扩频通信系统中的应用,提出了利用多载波调制信号的频率分集特性完成波束形成,不需要波达方向估计过程,也不需要牺牲波束形成自由度以保证系统稳定性,同时还获得相干多径合并.给出了相应的仿真实验及相关分析,验证了算法的有效性.     

基于OS-CFAR的LFM脉压雷达多假目标干扰分析

目前,对采用恒虚警检测的线性调频脉冲压缩雷达的干扰方法,主要针对采用均值类恒虚警检测的情形,而对于专门用于多假目标检测的有序统计类恒虚警(order-statistic constant false-alarm rate, OS-CFAR)检测器,尚未有专门的干扰方法出现。针对此问题,提出了一种专门针对OS-CFAR检测的多假目标产生方法。首先根据OS-CFAR检测原理进行干扰假目标设计,在此基础上提出利用间歇采样部分转发产生多假目标的方法,然后针对OS-CFAR检测的特点对干扰参数进行设置,合理安排干扰机位置或者移频后转发,在目标的左右检测单元产生了数量、幅度、空间分布可控的多假目标。仿真结果表明,该干扰方法可以有效降低目标在雷达检测端被发现的概率。     

合成宽带脉冲多普勒雷达

合成宽带脉冲多普勒(pulse Doppler,PD)雷达可以同时实现距离和速度二维高分辨;具备良好的相参特性,利用相推原理能实现极高的测距和测速精度,可用于复杂目标多部件微动测量;具有较强的抗杂波和抗干扰性能。阐述了合成宽带PD雷达体制及其主要信号形式,介绍了合成宽带PD雷达的距离速度二维高分辨实现原理,总结了合成宽带PD雷达的主要特性,最后通过一系列实验验证了合成宽带PD雷达的微动测量能力、高精度测距测速能力和相参ISAR成像能力。     

IF signals simulation of three-dimensional radar

Based on the analysis of the principles of frequency-phase scanning 3-D （three-dimensional） radar and the scattering mechanism of 3-D radar, the target and clutter IF （intermediate frequency） signals model of frequencyphase scanning 3-D radar is presented. The IF signals model of different channels of 3-D radar is presented in one simple formula in which complex waveform effects are considered. The simulation results obtained during tests are also provided in the end.