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。     

传统单脉冲方法的数学原理及工程实现

结合有关文献,介绍了传统单脉冲方法的数学原理。研究表明,传统单脉冲和差比幅法实际上是一种搜索方位在和波束最大点附近的单目标的有效方法。此外,详细分析了传统单脉冲在具体工程实现中的相关问题,对多个基本波束半功率点交叉覆盖、单脉冲比的线性特性、直接比幅与和差比幅法的单脉冲比关系、几种差波束口径照射函数的比较等问题进行了理论分析和解释,这些结论有助于加深对传统单脉冲及其改进算法的理解。     

MIMO雷达比幅单脉冲测角精度分析

和差比幅单脉冲测角方法由于实现简单且测角精度高,在雷达系统中得到广泛应用。研究多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达的比幅单脉冲测角技术及其精度问题,采用全微分方法详细推导了MIMO雷达和传统相控阵雷达的单脉冲测角精度,得到了准确的测角误差函数表达式。通过计算机仿真,验证了理论分析的正确性,并在相同信噪比条件下,对两种模式下的测角精度进行了比较。     

面向应用的射频仿真系统近场效应误差修正

根据当前射频仿真系统的具体应用,介绍了用单脉冲比幅测角方式的近场效应修正方法。通过计算导引头的到达角误差,在三元天线组振幅的梯度方向上调整振幅幅值,使到达角误差趋于零。由此时的三元天线组振幅值计算合成目标的位置,生成方位角和俯仰角的近场效应误差修正表格。推导出适合于波导裂缝阵天线导引头的单脉冲比幅测角模型,并针对均匀圆形阵的波导裂缝阵天线特点,简化了单脉冲比幅测角时所需要的和、差信号的计算方法。本文方法所生成的近场效应误差修正表格对方位角的精度及对俯仰角的精度。满足实际应用的精度误差要求。简化后的单脉冲比幅测角在满足精度要求的同时,降低了算法的复杂度,平均提高程序运行时间55%。     

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。     

单脉冲雷达的一种角误差提取方法

给出了单脉冲雷达数字接收机的一种角误差提取方法 ,采用中频直接采样和数字下变频技术 ,可以克服模拟接收机合并通道方法中方位与俯仰通道互耦的问题 ,也可以克服零中频接收机模拟下变频正交双通道幅相不一致问题。与一种零中频正交通道检测方法进行了比较 ,结果表明 ,这种方法可以有效克服零值深度对单脉冲雷达角误差测量的影响 ,性能优于后者     

二维数字阵列三阶泰勒展开单脉冲角度估计

全数字或相控阵子阵结构的数字单脉冲测角一般都采用基于单脉冲比一阶泰勒展开的测角公式,主瓣干扰下的自适应数字单脉冲测角也采用鉴角曲线斜率约束的方法,这些都会导致和波束主瓣宽度内偏离波束指向较远目标的测角偏差增大。〖JP3〗为了解决上述问题,针对任意二维数字阵列结构,推导了基于单脉冲比三阶泰勒展开的二维单脉冲测角公式,分析了公式求解的收敛问题。仿真结果表明所提方法对和波束主瓣范围内的目标均有较小的测角偏差,可以有效地提高主瓣干扰下的测角性能。该方法在提高测角性能的同时运算量增加不大,适合工程实现。     

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。     

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。     

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。     

远距离支援干扰下双隐身飞机自卫相参干扰对单脉冲雷达影响

以复杂电磁环境下双隐身飞机自卫相参干扰对抗单脉冲雷达为研究背景,针对单脉冲雷达角欺骗问题,提出了远距离多假目标干扰下双隐身飞机自卫相参干扰模型。首先构建双隐身飞机姿态敏感性模型,提取即时雷达散射截面序列,依据目标回波与干扰信号对应关系,建立复合等效信干比模型。在此基础上,采用脱靶与有效干扰最小即时距离对双机干扰模式下雷达角跟踪误差形成评判指标。仿真表明，该组网干扰模式使雷达角跟踪误差提高696.49倍,比单一干扰模式使单脉冲雷达角跟踪误差平均提高1.07倍,检验了组网复合相参干扰样式的有效性。     

基于极化对比增强的导引头抗箔条算法

当质心干扰和雷达目标不可分辨时,如何对抗质心干扰是公认的难点问题。对利用极化对比增强技术抗质心干扰进行了研究。首先建立了干扰和目标不可分辨情况下极化雷达导引头的回波模型,然后对单脉冲比幅测角的结果进行了理论推导,得到了质心干扰下雷达角度测量值的统计特性。在此基础上,提出了通过极化对比增强抗质心干扰的方法。最后结合反舰导弹抗箔条质心干扰的背景,对本文方法的抗干扰性能进行了分析,证明了本方法的有效性。     

单脉冲雷达数字接收机幅相不平衡的一种校正方法

给出了单脉冲雷达数字接收机和差三通道幅相不平衡的一种校正方法 ,介绍了这种方法在实际雷达系统中的应用。分析表明 :该方法可以有效校正和差三通道的幅相不平衡 ,提高角误差的测量精度。由于采用数字接收机可以保证接收机对测角精度的影响不随温度漂移而下降 ,从理论上消除了模拟接收机合并通道方法中方位与俯仰通道的互耦和零中频接收机模拟下变频正交双通道幅相不平衡 ,因此具有很高的实际应用价值。     

X波段瞬态极化雷达射频前端关键技术研究

瞬态极化新体制雷达,通过单脉冲获得瞬时极化散射矩阵来提取目标特征信息,提高了雷达系统在复杂电磁环境中的探测、抗干扰和反隐身等方面能力。基于该雷达工作原理,提出“同时正交双极化”的射频前端设计方案,完成了国内首部瞬态极化雷达试验系统射频前端的研发。采用正交双通道和幅相一致性技术保证了雷达实现瞬态极化的功能,采用滤波技术保证了射频系统的频谱纯度;采用低噪声放大技术有效降低了接收机噪声系数;采用直接频率综合技术提高了射频系统频率稳定度和相参性能;结构集成一体化设计保证了射频收发前端的电磁兼容性能和便携性。射频前端测试结果均优于指标要求,并支持试验系统初步解决了目标极化散射特征提取与识别领域的基础性和共性难题。     

直接数据域空时自适应单脉冲方法

机载雷达空时自适应处理(space time adaptive processing,STAP)与单脉冲技术相结合可以实现对运动目标空、时参数的估计。然而,在非均匀环境下,由于同分布快拍数有限,杂波协方差矩阵难以准确估计,常常导致STAP方法性能急剧下降甚至失效,进而无法有效实现目标检测和参数估计。本文提出一种直接数据域的动目标空时参数估计方法,该方法首先应用幅相估计谱(amplitude and phase estimation,APES)谱估计由被检测单元数据估计出杂波干扰协方差矩阵,然后利用STAP技术抑制杂波和干扰,并结合单脉冲理论实现对目标角度和多普勒频率的估计。仿真结果表明,与传统单脉冲方法相比,新方法具有自适应抑制杂波干扰的能力和更好的估计性能;同时由于无需参考数据,该方法更适应于非均匀环境。     

双基MISO地波雷达中的距离-方位耦合及解耦研究

双基多输入单输出(multiple input single output,MISO)地波雷达采用岸基均匀线阵发射多载频线性调频中断连续波FMICW信号,单根全向天线接收回波信号。由于各发射阵元所用载频不同,目标回波中存在距离-方位耦合。耦合严重时,空时超分辨算法将失效。借鉴比幅单脉冲测角思想,推导了该耦合关系,得到耦合系数以及影响该系数的因素,即阵元发射信号载频与阵元位置。利用遗传算法优化载频选择方案,从而对距离方位解耦以提高测距测角精度。仿真表明通过合理选择阵元发射信号载频可以有效去耦。     

合成宽带单脉冲雷达系统幅相误差校正方法

针对调频步进频体制的合成宽带高分辨单脉冲雷达系统中,三通道幅相的不平衡性严重影响其跟踪性能的现象,分析了幅度和相位误差产生原因,提出了一种针对数字脉冲压缩技术调频步进频体制的相位补偿校正方法,通过相位补偿有效地实现了三通道的平衡,并在雷达系统中实现了工程化应用并取得了良好效果,其实际使用效果证明了该方法的有效性。     

天线不对称对宽带单脉冲测角的影响及补偿

宽带比相单脉冲雷达要求天线幅度、相位特性完全对称,否则将会对角误差测量结果造成一定影响。推导了天线幅度、相位不对称对宽带比相单脉冲测量目标角误差的影响公式。分析了天线幅度、相位不对称对测量角误差的影响性质,可为提出天线设计的对称精度要求提供参考,并提出了天线幅度、相位不对称的补偿方法。     

两点源诱偏被动雷达导引头性能分析

两点源诱偏是对抗反辐射导弹 (ARM)的有效手段。在大型仿真软件SPW上建立了一个比幅比相单脉冲体制的被动雷达导引头 (PRS)模型。利用该模型 ,推导出了在两点源作用下PRS角度测量的解析表达式。分析表明 ,导引头通过数据积累方法可以测得大功率源角度。给出了导引头数据积累测角性能与积累点数之间关系的表达式。根据以上研究 ,提出了在实际情况下为有效诱偏反辐射导弹 ,两点源的脉冲重复频率应满足的条件。仿真结果证实了上述结论的正确性。     

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。