基于TMS320C6x的调频步进雷达数字信号处理机

研究利用步进频结合调频子脉冲信号体制实现雷达的距离高分辨力。首先从理论上分析该信号的信号处理算法,然后通过仿真验证其处理算法的可实现性。在硬件设计的基础上,通过仿真分析ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的有限字长效应对调频步进雷达信号处理机的影响,利用ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１实现了步进频结合调频子脉冲信号的压缩处理,并提出了有限字长效应的解决方案。利用步进频结合调频子脉冲信号体制,可以实现雷达的距离分辨力的Ｎ倍     

机载MIMO雷达空时二维杂波建模及特性分析

为了揭示发射信号正交分集情况下机载MIMO雷达的杂波分布规律及特征，在分析了机载MIMO雷达几何特性的基础上,建立了机载MIMO雷达杂波的空时二维阵元模型,并推导了相应的矢量模型,分析了影响MIMO雷达杂波分布的关键因素。给出了距离模糊情况下杂波协方差矩阵估算方法,分析了机载MIMO雷达的杂波分布特性。仿真结果表明：机载MIMO雷达杂波具有良好的斜对角空时二维分布特性；MIMO雷达杂波谱中杂波基线附近杂波展宽幅度小,更利于慢速目标的检测；相比相控阵雷达，MIMO雷达具有更广的探测视角和更大的系统自由度,使其易于进行杂波抑制。     

基于空时矩阵的双基地MIMO雷达目标参数估计

建立了双基地多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）雷达信号模型,提出了一种目标发射角、接收角及多普勒频率联合估计方法。通过对接收数据协方差矩阵进行特征值分解估计目标个数,根据目标数构造空时矩阵,对所构造矩阵进行特征值分解,即可得到雷达目标多个参数的闭式解。该方法针对不同目标数的情况进行了讨论,所构造空时矩阵的维数较小,并且避免了多维非线性的谱峰搜索,还可实现自动配对,算法复杂度较低。仿真结果证明了所提算法的有效性。     

宽带MIMO雷达发射方向图合成方法

针对多输入多输出(MIMO)雷达在宽频带内的发射方向图合成问题,提出了一种基于共轭梯度法的宽带发射方向图合成方法.首先,利用发射信号的互谱密度矩阵构造方向图的匹配准则,以各阵元发射功率相等为约束条件,建立优化模型;然后,利用多维球坐标映射方法消去模型中的约束条件,将带约束的优化问题转化为无约束优化;最后,采用共轭梯度法进行模型求解.仿真结果表明:该方法能有效改善发射方向图的频率一致性问题,抑制主瓣和旁瓣的波动幅度,较现有方法具有更好的宽带发射方向图合成性能.     

步进频信号处理的多普勒补偿新方法

提出一种步进频信号处理中多普勒效应补偿的新方法.根据时间-频率二维数据矩阵中包含的距离、速度信息,利用不同距离单元的主杂波谱线所处的滤波器号几乎相同,且所占的距离单元数比较多的特点,采用FFT快速数字信号处理算法,实时、准确地得到多普勒频率的补偿值,从而对步进频信号处理中多普勒效应进行补偿.仿真实验结果表明,该方法简单有效,并已应用于毫米波火控雷达信号处理系统中.     

一种脉内相位编码脉间步进频雷达信号的研究

提出了脉内相位编码脉间频率步进(phase coded stepped frequency,PCSF)雷达信号,这是对一般脉冲线性频率步进(stepped frequency,SF)信号的改进.它将SF信号的矩形子脉冲替换为相位编码子脉冲串,通过脉内相位和脉间频率两次调制,获得了更大的频率步进量.PCSF雷达信号在系统有效工作带宽一定的情况下可以减少脉冲串数目,提高目标数据率及降低多普勒敏感度,并且经过两级压缩处理还可以获得两级分辨率.由分析PCSF信号的性能和处理方法,给出了计算机仿真结果.     

Prony算法在步进频率雷达多 目标检测中的建模研究

步进频率信号是一种以增大信号带宽为代价来提高雷达距离分辨力的宽带信号。在步进频率雷达中,将接收的基带信号看作是包含目标信息的指数函数的线性组合;而Prony 算法是用指数函数的一组线性组合来描述等间距采样数据的数学模型。将扩充的Prony算法应用到步进频率体制的雷达中,可以得到更为精确的目标信息,并且可以克服直接采用IDFT合成高分辨距离像的一些缺点。相应的建模分析和实验仿真,说明了该算法的优越性。     

频率步进信号宽带模糊函数及其应用

为了有效解决基于窄带回波模型的窄带模糊函数已无法有效分析运动目标回波信号处理中的问题这一矛盾,在宽带回波模型的基础上提出了频率步进信号宽带模糊函数,分析了宽带模糊函数的性质,证明了窄带模糊函数只是宽带模糊函数在低速情况下的近似.基于宽带模糊函数匹配点的特性,提出了基于匹配点幅值的目标检测方法.仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于频率步进的宽带分布式全相参雷达

系统时间同步是宽带分布式全相参雷达的核心问题之一,但现有的时间同步技术无法满足其同步精度需求.本研究基于频率步进信号提出了一种宽带分布式全相参雷达时间同步方法.分析了时间同步误差对系统相参性能的影响;提出了采用频率步进信号代替线性调频信号的时间同步方法.理论分析表明,该方法能够极大地减小时间同步误差对相参性能的影响,进而降低对时间同步精度的需求;通过仿真分析验证了本方法的有效性.      

OFD-LFM信号体制MIMO雷达运动目标HRRP合成方法

针对OFD-LFM信号体制MIMO雷达运动目标的高分辨距离像(HRRP)合成问题展开了相关的研究工作,首先给出了OFD-LFM信号体制MIMO高分辨雷达成像的几何关系图,在此基础上,通过严格的理论推导和详细的原理论述,提出了基于相位补偿的OFD-LFM信号体制MIMO雷达运动目标的HRRP合成方法,该方法利用了OFD-LFM信号中各子载波信号之间的正交性,可有效地合成出运动目标的HRRP。此外,还进一步分析了HRRP不发生卷绕的条件。仿真结果证明了本文方法的有效性。     

基于Stretch处理的毫米波调频步进雷达信号处理技术研究

研究了毫米波调频步进雷达Stretch(去斜率)处理中快速傅里叶变换(FFT)点数和采样间隔的选择原则。针对大带宽信号对大距离窗口的观测,提出了基于二维FFT的调频步进雷达高分辨距离像合成方法,考虑到对目标运动的敏感性问题,提出了基于帧间脉冲多普勒的速度补偿方法。利用较少的子脉冲和较低的系统采样率,该方法可实现大带宽信号对大距离窗口内静止和运动目标的观测。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于小波的主动雷达的宽带相关处理

定义了主动雷达场合下的宽带相关处理，揭示了宽带相关处理与小波变换的关系．对主动雷达的宽带相关处理提出了一种快速算法，此算法适用于非并行式的计算设备．通过对宽带相关处理在有噪情况下的模拟，显示了信噪比对该处理的影响，并反映出选取最佳小波的重要性     

基于小波的宽带雷达信号建模研究

建立了宽带雷达信号模型，讨论了窄带信号模型的局限性，研究了宽带信号的约束条件；提出了以母波为发送信号并以不同尺度和时移的子波来建立宽带回波信号的数学模型；仿真实验表明，基于这种模型，利用连续小波变换实现发波与回波相关函数的计算，即使在低信噪比的情况下，仍然是有效的     

超宽带探地雷达信号处理

基于探地雷达信号传输机理,建立了超宽带探地雷达宽带回波模型,揭示了多谱分量对目标回波及宽相关处理方法的影响。利用时频分析提取回波信号的主频及带宽进行频域滤波,提高了信号的信噪比,符合匹配滤波的条件,通过构造匹配母波和匹配滤波进行精确检测,形成了工程化的滤波方法,实际数据验证了算法的有效性。     

集中式多输入多输出雷达等效阵列增益推导

为便于分析集中式多输入多输出雷达性能,给出了一种集中式MIMO雷达等效阵列增益的近似推导.分析了集中式MIMO雷达阵列处理输出信号相对于匹配滤波器输出信号的信噪比提高因子,推导了SISO雷达和MIMO雷达阵列输出信号的信噪比公式,在此基础上,给出了集中式MIMO雷达阵列等效合成增益表达式,并对结果进行了仿真分析.仿真结果表明,阵元数增加一倍,相控阵雷达阵列增益增加3.0dB,而集中式MIMO雷达等效阵列增益只增加1.5dB.集中式MIMO雷达可通过长时间积累的方法来解决由于阵列等效增益减小带来的检测性能下降问题.     

基于最小二乘法的MIMO雷达发射信号设计

针对MIMO雷达最小旁瓣方向图设计法在主瓣范围内有时会出现较大的波动,提出主瓣单调约束方向图设计法。在利用方向图设计法求得协方差矩阵的基础上,基于把发射波形看作伪随机信号的思想,提出了一种利用最小二乘法由协方差矩阵反推具体发射信号序列及其权值的算法。仿真结果表明,主瓣单调约束方向图设计法能有效抑制主瓣波动,有利于目标的探测;发射信号序列的方向图与由协方差矩阵得到的方向图相符,验证了该算法有效。     

基于电路网络参数的宽带MIMO系统模型

该文提出了一种基于电路网络参数的宽带多输入多输出(MIMO)系统分析模型,该模型考虑了天线阵列的互耦和阻抗畸变、匹配网络、接收机噪声和外部干扰噪声的影响,以及传播信道的特性,可以准确地分析和比较不同MI-MO系统的性能。利用该模型对MIMO系统的传输链路进行建模,说明了如何在分析模型中使用标准的基于多径的传播信道模型,并且比较了使用不同天线阵列的宽带MIMO系统的性能,分析了匹配网络和不同系统噪声对于系统性能的影响。结果表明,阵列的尺寸对宽带MIMO系统的性能有重要的影响,匹配网络只能有限地提高物理尺寸受限的MIMO系统的性能。     

基于Keystone变换的多帧步进频信号处理

针对运动目标在步进帧间跨高分辨距离单元走动的问题,提出了基于Keystone变换的解决方案来补偿运动目标帧间距离走动造成的影响,并分析了利用多帧步进频信号实现运动目标距离-速度二维高分辨检测的信号处理方法及算法性能.理论分析和仿真结果表明,只要参数设计合理,该方法可以在不需要任何先验速度信息的情况下,实现运动目标的帧间相参积累,获得目标的高分辨速度和距离信息.同时,由于多帧处理有效地提高了相参积累时间,更加有利于微弱目标的检测.