Polyphase coded signal design for MIMO radar using MO-MicPSO

A novel modified optimization technique known as the multi-objective micro particle swarm optimization(MO-MicPSO) is proposed for polyphase coded signal design.The proposed MO-MicPSO requires only a small population size compared with the standard particle swarm optimization that uses a larger population size.This new method is guided by an elite archive to finish the multi-objective optimization.The orthogonal polyphase coded signal(OPCS) can fundamentally improve the multiple input multiple output(MIMO) radar system performance,with which the radar system has high resolution and abundant signal channels.Simulation results on the polyphase coded signal design show that the MO-MicPSO can perform quite well for this high-dimensional multi-objective optimized problem.Compared with particle swarm optimization or genetic algorithm,the proposed MO-MicPSO has a better optimized efficiency and less time consumption.     

MIMO雷达稀疏阵列优化设计方法

针对运动平台多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达应用中无法进行规则稀疏布阵, 传统的稀疏阵优化设计方法优化对象单一的问题, 提出一种利用多目标进化算法(multi-objective evolutionary algorithm, MOEA)进行阵列结构优化的方法。将MIMO雷达接收端的收发联合和差波束的旁瓣电平为优化目标, 使系统具有尽可能好的和差波束旁瓣抑制性能。仿真结果表明, 基于Pareto秩排序的MOEA的MIMO雷达稀疏阵优化设计可以使系统多种性能得到提升。     

基于启发式混合遗传算法的相控阵雷达最优化调度

针对相控阵雷达最优化调度,提出了结合启发式规则的混合遗传算法实现。设计了基于遗传算法的相控阵雷达调度的编码规则、初始种群产生、交叉和变异遗传算子等,定量描述了波束合并和交错跟踪的条件,并提出了五项启发式规则。最后开发了结合启发式规则的混合遗传算法相控阵雷达调度软件系统,并利用仿真结果验证了算法的可行性和有效性。     

Optimizing polyphase sequences for orthogonal netted radar systems

Orthogonal netted radar systems (ONRS) can fundamentally improve the radar performance by using a group of specially designed orthogonal polyphase code signals which require a very low aperiodic autocorrelation peak sidelobe level, low aperiodic cross-correlation, and a good resilience to small Doppler shifts. However, the existing numerical solutions degrade severely in the presence of small Doppler shifts. A new set of polyphase sequences is presented with good correlation properties as well as resilience to Doppler shifts. These sequences are built by using numerical optimization based on correlation properties as well as the Doppler effects on matched filter outputs, which maintains the Doppler tolerance. The statistical simulated annealing algorithm and the greedy code search method are used to optimize the sequences. Correlation and Doppler results are compared with the best-known sequences and show to be superior.     

基于遗传算法的相控阵雷达最优化调度研究

任务调度是相控阵雷达工作流程的核心环节,也是雷达设计的重要内容,本文提出了一种基于遗传算法的任务调度模型。在与典型作业车间调度比较的基础上,分析了相控阵雷达调度的流程和时序,然后利用层次分析法研究了最优化调度模型的目标函数,并且结合双门限思想给出了时间、能量和计算机约束条件,为下一步应用遗传算法求解相控阵雷达调度模型奠定了基础。     

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。     

空间探测相控阵雷达系统中的任务规划算法

针对空间探测相控阵雷达系统,提出了一种观测任务规划算法。首先,建立了观测任务模型和观测任务资源占用模型;其次提出一种多任务并行截止期越早越优先(multi-task parallel earliest deadline first,MTPEDF)调度算法来解决观测任务规划,该算法综合考虑雷达的搜索任务与跟踪任务来进行系统资源的分配。对于跟踪任务,算法结合目标的过境时间以及当前系统的负载情况,以此来确定雷达对该目标的观测时间段;最后给出了算法的评估方法。利用在轨的2 886个空间目标进行仿真验证,仿真结果表明算法可以较好地利用系统时间资源,合理安排雷达观测任务。     

宽带MIMO雷达的阵列设计和成像方法

为了降低多输入多输出(multiple-input and multiple-output, MIMO)成像雷达的阵列规模和系统硬件的复杂性,结合宽带MIMO雷达发射/接收阵元的角度分集和信号分集特性,提出了一种基于双均匀线阵组合的非线性阵列模型,并给出了该阵列的设计准则。不同于基于实孔径均匀阵列的宽带MIMO雷达成像系统,提出的非线性阵列模型可有效增加虚拟阵元个数和扩展阵列孔径,在不改变目标方位向成像质量条件下能有效降低实孔径均匀线阵的阵列规模和系统硬件的复杂度。同时,该阵列设计易于操作和实现。最后,仿真实验对该阵列模型的有效性进行了验证。     

利用阵列天线的CDMA辐射源雷达目标检测方法

针对码分多址（code division multiple access, CDMA）移动通信网中,一个区域内存在多个CDMA基站以同样的频率发射不同的信号,一般很难确定多个基站的能量强弱和方向,提出一种利用阵列天线的CDMA辐射源雷达目标检测方法。利用级联相消消除各个基站的干扰。首先,通过导频搜索确认每一阶段当前具有最强能量的基站,并给出一种精确测量该基站方向的方法;然后,消去各个天线阵子接收到的该基站干扰,再依次循环进行,将各个基站干扰按能量从大到小依次消除,直到干扰充分消除;最后,进行波束扫描和距离多普勒相关以检测目标。计算机仿真验证了该目标检测方法的有效性。     

Signal processing method of a novel polarized array radar seeker

This paper proposes a novel polarized radar seeker based on the polarized antenna array. A fully polarized signal processing method for the proposed radar seeker is studied under the environments with electromagnetic interferences. A dual polarized antenna array is employed to transmit and receive the radar signals. The instantaneous polarization signal processing technique is used to detect and recognize the targets. The direction of arrival （DOA） of the target is measured through the spatial spectrum with high resolution for the polarized array radar seeker system. The fully polarized signal model of the polarized array radar seeker is formulated and a specific signal processing algorithm is expounded. The theoretical research and numerical simulation results demonstrate that the proposed radar seeker has good performances in target detection and electronic warfare. The research results can provide an effective technical approach to develop and research the new generation radar seeker.     

非均匀线阵MIMO雷达的多目标定位方法

提出一种非均匀线阵多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）雷达的多目标定位方法。该方法基于阵列内插技术,构造一个内插矩阵对非均匀线阵MIMO雷达进行处理,满足虚拟均匀线阵MIMO雷达的特性,推导出虚拟均匀线阵MIMO雷达的信号子空间,最后利用旋转不变信号参数估计技术（estimating signal parameter via rotational invariance techniques, ESPRIT）对目标方位角度进行估计。其优点是突破ESPRIT算法对阵元配置的要求,且有效增加了阵元数目(实为虚拟阵元),提高了方位角分辨率。仿真结果表明,该算法增加了MIMO雷达探测目标数,角度估计精度接近克拉美罗界根。同时,所估计的二维方位角参数自动配对,不需要额外的配对运算,计算量小。     

星载相控阵合成孔径雷达波位设计方法

波位设计是星载相控阵合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)顶层设计的关键技术之一。介绍波位设计的基本原理,分析约束波位设计的因素,尤其是相控阵SAR系统的模糊性能,明确了模糊性能同系统参数之间的关系。提出了星载相控阵SAR系统的波位自适应设计方法,极大地减少了SAR系统设计的工作量,为SAR卫星总体设计提供了重要手段。最后以条带模式星载相控阵SAR系统的波位设计为例,验证了算法的可行性。     

大型相控阵雷达软件系统安全性研究

随着软件系统在大型相控阵雷达中的大量应用,软件系统带来的安全性问题也引起广泛关注。针对大型相控阵雷达软件系统的安全性问题,首先利用软件失效模式和影响分析方法进行安全性分析,找出软件系统的薄弱环节;然后进行针对性安全性设计,提出有效的改进措施;最后利用改进模糊层次分析法进行安全性评价,得到安全性评价结果。实例证明,这种方法可以有效分析大型相控阵雷达软件的安全性问题、找出影响安全性的故障原因、对安全性薄弱环节加以改进设计、对整个大型相控阵雷达系统进行安全性评价。     

信杂噪比约束下基于互信息的雷达波形设计

在发射信号能量有限情况下,雷达性能界定了信杂噪比(signal to interference plus noise ratio,SINR)的作用范围,而雷达波形设计就受到SINR的约束.对此,以提升认知雷达目标估计性能为目标,根据相对熵的非负性条件,从理论上推导了互信息的边界和SINR的作用阈,并在信号相关杂波环境下...     

共形阵机载火控雷达杂波建模与杂波抑制

共形阵机载火控雷达较常规平面阵机载火控雷达有着更少的负载、更好的空气动力性能及更大的扫描范围等优点。对机头共形阵火控雷达的子阵划分、方向图特性、杂波建模和杂波抑制等问题进行了研究。首先,给出了机头共形阵天线的数学模型和几何结构,依据火控雷达动目标检测需求确定了该天线工作方式和子阵合成方式,并分析了机头共形阵的天线方向图特性;然后,结合共形阵阵面结构特点分析了机头共形阵的杂波谱分布特性;最后,利用空时自适应处理(space time adaptive processing, STAP)方法对共形阵机载火控雷达进行了杂波抑制处理,并通过仿真分析了STAP方法的杂波抑制性能。     

基于信道多普勒特征的外辐射源雷达杂波抑制方法

利用数字广播信号的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex,OFDM)调制特性,提出一种基于信道多普勒特征的外辐射源雷达杂波抑制方法.首先,在子载波域获取每个OFDM符号的频域信道响应值,然后将该信道响应值变换到时域,并在时域利用信道多普勒特征构造杂波子空间项,用于抑...     

基于圆阵干涉仪的被动导引头宽带测向方法

被动雷达导引头使用干涉仪进行宽带测向时存在角度模糊。多基线解模糊方法受限于导引头天线安装体积和天线单元直径。探讨了基于圆阵干涉仪的宽带测向问题,提出一种快速宽频段解模糊方法,可根据入射角度选择参考基线组以实现全方位高精度测量。仿真结果表明了此方法的正确性和有效性。     

相控阵雷达探通一体化关键技术研究

随着作战平台高集成度建设、多功能整合发展的需求不断提高, 相控阵雷达的探通一体化技术成为了当下非常热门的研究领域。本文聚焦于探通一体相控阵雷达的工程实现, 采用了一种“时分复用为主, 频分复用和空分复用为辅”的优化机制, 提出了一种基于异步双时间指针的探通同时多任务资源调度算法, 完成了探通一体工作的发射-接收(transmit/receive, T/R)模块前端设计。试验结果表明, 本文提出的工程设计能满足探通一体工作的要求, 为数字相控阵雷达探通一体化发展提供了一种可行的工程实现方法。     

基于非圆信号的MIMO阵列方位估计方法

给出了多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）阵列的阵列信号模型。针对信号为非圆信号的形式,提出了一种在MIMO阵列中基于非圆信号的共轭多重信号分类方法（multiple-input multiple-output conjugate multiple signal classification, MIMO CMUSIC）。这种方法充分利用非圆信号的特点,从阵列接收数据构造共轭对称的Toeplitz矩阵得到伪协方差矩阵,然后用常规MUSIC方法进行处理。仿真结果表明,与常规MUSIC方法相比,在只需要一次或者少次快拍下,此方法在MIMO阵列中能够分辨多个目标,性能远优于常规的MIMO MUSIC方法。     

一种求解作业车间调度问题的混和遗传算法

作业车间调度问题(JSSP)是组合优化问题中的NP难问题。本文提出了以适用于JSSP问题的二进制编码遗传算法为基础,在算法中增加了两种启发式算子:激活算子和瓶颈修复算子,并相应调整算法结构,形成混和遗传算法解决JSSP问题。激活算子以GT算法为依据,将种群中部分个体转化为活动调度个体,是一种较有独创性的新算子;瓶颈修复算子对所得结果进一步优化。算例运行结果表明与其它算法相比,该算法在全局搜索能力和运行效率上都有突出的表现。