基于约束非线性规划的MIMO雷达正交波形设计

以最小化峰值相关旁瓣为优化准则,采用约束非线性规划设计多输入多输出雷达的正交波形。所设计的正交波形采用相位编码信号,信号幅度恒定,相位取值任意。数值仿真实验表明,与本文所提到的以最小化积分相关旁瓣为优化准则的方法相比,所设计的信号自身具有更低的自相关峰值旁瓣电平,信号两两之间具有更低的峰值互相关电平。此外,还通过数值实验研究了自相关峰值旁瓣电平和峰值互相关电平与正交波形的信号数目和码长的关系。     

基于混沌序列的MIMO雷达互补相位编码波形设计

多发多收(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达使用相互正交的波形作为发射波形。用混沌序列可以在短时间内产生任意数量、任意长度的正交混沌相位编码波形。由于互相关和自相关旁瓣的影响,混沌相位编码波形作为发射信号时的脉冲压缩输出具有较高的距离旁瓣。提出一种通过遗传算法联合迭代算法,搜索设计混沌相位编码发射波形的最优互补波形的方法,使得这种互补发射结构能够有效地抑制高脉冲压缩输出距离旁瓣,从而提高MIMO雷达的目标检测性能,特别是对相邻弱小目标的检测性能。仿真部分基于4种常用混沌序列,与相关文献中波形进行比较,证明了该方法的有效性。     

基于复合频率编码的低截获概率波形簇设计

针对宽带正交低截获概率(low probability of intercept，LPI)雷达波形簇设计, 利用频率编码捷变和调频斜率捷变的复合波形编码技术, 在波形正交约束的基础上构造了一种复合频率编码的非线性代价目标函数, 提出了基于频率编码捷变或调频斜率捷变的复合波形簇优化设计方法。利用模式搜索算法获得了具有良好自相关和互相关旁瓣特性的宽带正交LPI波形簇。仿真结果表明, 所设计的波形能够获得低自相关旁瓣和低互相关旁瓣, 可为LPI雷达发射波形与多输入多输出雷达波形的设计提供参考。     

用混沌序列提高MIMO雷达多目标检测性能

基于混沌相位编码信号在相关性和随机性等方面的良好特性,提出了一种用混沌相位编码信号提高多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达多目标检测性能的方法。取不同初始值代入混沌映射产生不同的混沌序列|通过均匀量化、四相编码得到混沌相位编码波形。通过多脉冲压缩累积有效降低混沌波形的互相关和自相关旁瓣,使得输出结果具有较低的旁瓣峰值,从而提高了MIMO雷达对多目标检测的性能。最后的仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于OFDM-LFM的弹载广域SAR成像距离模糊抑制

高弹道弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)在对中大型舰船目标进行广域成像时,其高弹道高度和高机动速度特性使图像易产生多重距离模糊,图像质量严重恶化。针对这一问题,提出了一种基于正交频分复用线性调频(orthogonal frequency division multiplexing-linear frequency modulation, OFDM-LFM)信号的正交波形设计方案,该方案采用Bernulli映射的混沌调制序列,对OFDM-LFM信号基进行频率调制,降低了信号的互相关峰值电平和自相关峰值旁瓣电平,进一步提高了发射脉冲间的正交性,且该调制方式可产生多个相互正交的波形,以解决多重距离模糊问题。目标成像仿真结果证明,混沌序列调制的OFDM-LFM信号可有效抑制弹载广域SAR成像的距离模糊。     

近区低旁瓣的OFDM MIMO雷达波形设计

雷达系统在临近目标分辨中存在近区旁瓣过高的问题,导致了弱目标淹没、临近目标回波主旁瓣混叠等现象。针对这一问题,该文提出了一种抑制近区距离旁瓣的正交频分复用(orthogonalfrequency division multiplexing, OFDM) 多输入多输出雷达波形设计方法。首先,构造一组基于相位编码调制的OFDM发射波形集,在此基础上,以极小化极大原理和近区积分旁瓣水平建立目标函数,令发射波形恒模为约束条件;然后,借助发射波形与相位的对应关系,将波形设计转化为无约束优化问题,并利用Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno算法求解。理论分析和仿真结果表明,该文方法较现有方法具有更好的近区旁瓣抑制特性和更低的运算复杂度。     

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。     

基于二阶锥规划的峰值旁瓣抑制滤波器设计

针对相位编码信号的高旁瓣问题,提出一种基于二阶锥规化的峰值旁瓣抑制滤波器设计方法。将最大增益处理损失约束下的最小峰值旁瓣滤波器设计转化为二阶锥规化问题,采用内点法进行高效求解。与已有方法相比,所提方法可以兼顾峰值旁瓣、处理增益损失和滤波器长度三方面的指标,具有设计灵活、精度高和收敛性好的优点。最后仿真和实测数据结果验证了方法的有效性。     

基于GASA算法的DFCW-LFM波形设计

离散频率编码波形是一类常用的多输入多输出雷达波形,加入线性调频能够改善其自相关性能。将基于遗传算法和模拟退火的混合算法用于离散频率编码线性调频(discrete frequency coding waveform linear frequency modulation, DFCW-LFM)波形的优化设计,仿真结果表明,用该优化算法得到的信号其相关性能要优于现有方法。另外,提出了一种改进的DFCW-LFM波形设计方法。该方法在DFCW-LFM波形的基础上,对频率编码子脉冲同时进行相位编码,构成DFCW-LFM和相位编码的混合波形,并采用混合算法对其进行优化设计。仿真结果表明,和已有的DFCW-LFM波形相比,所设计混合波形的相关性能得到了进一步改善。     

MIMO同频正交信号的构造及处理

同频正交波形即正交编码分集波形(orthogonal code division waveform , OCDW)由于各子阵发射载频相同,相对于正交频率分集波形(orthogonal frequency division waveform, OFDW)更适用于多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达。而现有的同频正交序列的相关性能很差。为此,提出了一种同频正交相位编码信号的构造方法,通过使序列的互相关函数在单位元上周期性等间隔分布实现序列正交。进一步地,研究了多普勒频率对信号正交性的影响,分析了通道模糊现象和无模糊测速范围变窄现象,并根据回波特性给出了多普勒补偿以及距离多普勒(range-Doppler,RD)谱映射处理方法,以消除多普勒因素对处理结果的影响。仿真实验表明,该信号具有良好的正交性,给出的处理方法可消除多普勒对处理结果的影响。     

基于HGSAA的机会阵雷达离散频率编码波形设计

机会阵雷达(opportunistic array radar, OAR)是一种以平台隐身性设计为核心的新体制雷达,设计适用于OAR系统的正交波形是研究的一个重要方面。对常规的雷达正交波形编码的搜索方法进行改进,使用混合遗传模拟退火算法,寻找出具有低自相关和互相关特性的雷达离散频率编码集合;并且考虑到算法适应度函数的重要性,引入灰关联度综合评价法则对其加以关联分析,根据关联度来引导算法搜索的方向,使产生的波形具备较好的性能。仿真结果表明,该算法可行且高效,在搜索最优离散频率编码方面优于其他搜索算法。     

基于混合算法的MIMO雷达正交多相码设计

提出了一种基于遗传算法和禁忌搜索算法的多输入多输出雷达正交多相码波形设计方法,并将其用于类零相关正交多相码的设计。将禁忌搜索算法引入遗传算法,充分考虑遗传算法的全局收敛性和禁忌搜索算法的局部收敛性。为给禁忌搜索算法一个好的初始解,先用遗传算法优化到一定程度再用禁忌搜索算法,即遗传算法迭代多次,禁忌搜索算法迭代一次。采用最优保存策略来避免最优解丢失,使发射信号的自相关峰值旁瓣和互相关峰进一步降低,提高主副比。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于虚拟孔径投影的共形阵MIMO雷达发射波形设计

为了克服共形阵天线单元指向互异带来波形旁瓣高的缺点,该文以圆弧阵为例,提出一种基于虚拟孔径投影的共形阵多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)雷达发射波形设计方法。该方法首先对各阵元指向进行精确建模,并通过共形阵虚拟投影方法,获得规则虚拟投影阵列;其次向量化发射信号矩阵,将发射波形设计问题转为发射信号协方差矩阵降秩问题;最后通过log det heuristic 算法获得针对该虚拟阵列波形设计的凸优化数学模型,并利用凸优化工具箱对其求解。仿真结果表明,相较于现有方法,该方法能够对共形阵MIMO雷达设计更低旁瓣的发射波形。     

认知MIMO雷达发射波形与接收滤波器联合优化设计方法

为了突破传统雷达的性能瓶颈，具有发射端自适应机制的认知雷达成为了研究热点，其中发射波形优化设计是认知雷达的核心组成。为了提升机载平台下对运动目标的检测能力，考虑了多输入多输出雷达中发射波形与接收滤波器的联合设计问题，并使用交替优化方法进行求解。在求解最优接收滤波器时，优化问题被建模为经典的广义瑞利熵问题，对此使用最小方差无失真响应方法进行求解以避免特征值分解运算。在设计最优发射波形时，在最大化信杂噪比的准则下建立目标函数，并引入工程常用的恒模约束条件，最终将波形设计问题建模成一个非凸的优化问题。对此，经典的求解方法是先使用近似手段松弛恒模约束，然后使用Charnes-Cooper变换进行求解。区别于经典方法，提出一种基于信杂噪比近似的优化算法以减少计算复杂度。实验结果表明，所提方法不仅具有更快的收敛速度，还可以实现更优的信杂噪比增益性能。