外辐射源雷达模糊函数的快速算法与硬件实现

外辐射源雷达作为一种新体制雷达在探测低空小目标应用中得到了广泛的关注。针对外辐射源雷达利用模糊函数探测目标时延和多普勒频移的计算量大、难以满足系统实时性要求的问题,提出一种快速计算模糊函数方法。首先,将数据进行分段;然后,对分段后数据分别进行相关运算和抽取滤波;最后,用快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)算法对数据进行处理,显著提高了模糊函数的计算效率,并在现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)上实现了该算法。实测结果表明了该算法的可行性,研究成果为外辐射源雷达系统算法硬件化提供了参考依据。     

基于模糊函数代表性切片的运动雷达辐射源识别

针对运动雷达辐射源的信号特性,提出了一种基于模糊函数代表性切片特征优化的个体识别算法。首先抽取模糊函数的“近零”频偏切片作为辐射源的代表性特征子集,从而保留了运动雷达辐射源信号的稳定个性特征,然后利用直接判别比准则在代表性切片上进行核点排序,以选择最具有判别力的特征。对美国海军实验室仿真雷达数据和实测运动雷达辐射源数据的实验均表明,本文算法不仅有效地解决了现有的模糊函数全平面优化法的计算问题,而且显著提高了对运动雷达辐射源的个体识别性能。     

基于GPU的外辐射源雷达信号处理实时实现方法

随着外辐射源雷达技术的发展,实时处理能力成为制约外辐射源雷达系统性能的重要因素。现有的处理手段仅适用于较小采样率信号以及低速目标的情况,对于数字电视信号等大带宽高采样率的外辐射源雷达信号以及高速小目标的情况很难满足实时性的要求。提出了一种基于图形处理器的外辐射源雷达信号处理实时实现方法,能够提高分块最小均方误差算法和Keystone算法的并行处理能力。通过真实数据验证表明基于所提结构的实现方法能够满足外辐射源雷达信号处理实时性的需求。     

基于合作目标的外辐射源雷达发射站直接定位

外辐射源雷达利用已知位置信息的第三方发射站发射的信号作为照射源,对运动目标进行探测定位。但在实际应用中,发射站精确位置信息往往难以预先获取,给外辐射源雷达在未知环境中的快速应用带来困难。为了解决该问题,将已知轨迹的无人机作为合作目标。利用实时获取的无人机位置信息,建立了发射站位置未知时的目标直接定位模型。并进一步构建了基于目标位置的代价函数,从而实现对发射站位置的精确估计。该方法不仅可以克服常用两步定位算法中存在信息损失的不足,可达到更高的定位精度,而且利用了外辐射源雷达直达波信号,较传统直接定位方法性能更优。最后,通过仿真验证了该算法的有效性。     

外辐射源雷达目标扇叶微多普勒效应实验研究

基于UHF频段外辐射源雷达系统的长期实验观测数据,重点比较研究了直升机、通航飞机、无人机、风电机组等多种目标的扇叶微动回波特征.首先,通过多径杂波抑制、主体回波去除等手段使扇叶的微动回波得以凸显.然后,详细分析了扇叶微动回波在时域、频域、时频分布图、距离-多普勒谱上的特征表现,揭示了微动特征与扇叶几何结构、运动状态等参...     

新型雷达辐射源识别专家系统的研究与实现

介绍了一种新型雷达辐射源识别专家系统 (RadarRadiating -SourceRecognizingExpertSystem ,RRRES)的研究和实现方法。RRRES是一种采用VC 作开发工具 ,利用数据库和ODBC实现知识库的数据库方式存取 ,采用多黑板和推理历史树实现任务之间数据共享和传递 ,基于数据驱动方式推理的多任务多知识库专家系统。它同时提供了交互式和连续式两种推理方法 ,使用户既可以进行交互式的推理 ,又可以对一批雷达辐射源连续进行推理并将结果写入输出数据库中供用户查询。同时 ,RRRES还可以以数据库接口和Client/Server模式方便地集成在其它应用程序中     

全球性数字广播高频外辐射源雷达参考信号重构

外辐射源雷达通过直达波提纯来获取雷达参考信号,且参考信号的纯净程度直接决定着雷达探测性能的好坏。针对全球性数字广播（digital radio mondiale, DRM）信号的特殊结构,提出通过重构发射信号来生成雷达参考信号的方法。首先基于DRM信号调制解调理论介绍了重构算法流程,然后通过实测数据处理验证了重构性能,最后分别从模糊函数性能与杂波抑制能力两方面定量研究了解调误码率对雷达探测性能的影响。仿真与实测结果均表明,通过本文所提重构算法能够获得良好的雷达参考信号,为目标探测提供必备条件。     

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...     

基于模糊Chebyshev基函数神经网络的快速学习算法

将模糊控制与神经网络相结合,用神经网络来实现模糊推理,提出了一种以Chebyshev基函数为隶属函数的模糊神经网络。由于无需调整隶属函数的参数,因此该模糊神经网络模型算法的计算量大大减小,仿真结果表明了该模型算法的有效性和快速性。     

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。     

基于修正Rife算法的正弦波频率估计及FPGA实现

Rife算法的基础上,通过对输入信号进行频谱搬移,给出了一种修正Rife(MRife)算法。该算法易于并行实现。Monte Caro仿真表明,MRife算法具有频率估计精度高、整个量化频率范围内性能平稳等优点。当SNR(信噪比)大于0 dB时,MRife算法频率估计均方根误差接近克拉美-罗限(CRB,Cramer-Rao bound)。为了提高算法FPGA实现时的系统运行速度,提出使用FFT运算后的实/虚部代替FFT模进行插值,仿真表明对MRife算法性能影响不大。最后,将MRife算法在单片FPGA芯片内进行了硬件设计。布局布线后的时序仿真结果表明,该设计能够对输入数据速率为200 MHz的信号进行实时频率估计,数据不堆积。     

Extended ambiguity function for bistatic MIMO radar

This paper derives the extended ambiguity function for a bistatic multiple-input multiple-output (MIMO) radar system,which includes the whole radar system parameters:geometric sensor configuration,waveforms,range,range rate,target scattering and noise characteristics.Recent research indicates the potential parameter estimate performance of bistatic MIMO radars.And this ambiguity function can be used to analyze the parameter estimate performance for the relationship with the Cramer-Rao bounds of the estimated parameters.Finally,some examples are given to demonstrate the good parameter estimate performance of the bistatic MIMO radar,using the quasi-orthogonal waveforms based on Lorenz chaotic systems.     

基于FPGA的SAR回波仿真快速实现方法

回波仿真是进行合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）研究的重要途径,但其计算量巨大,所需的时间较长。为了快速实现SAR回波仿真,提出一种改进的同心圆方法进行快速计算,同时考虑到运算较为规整的特点,采用现场可编程门阵列（field programmable gate array,FPGA）作为主处理芯片。设计了专用于SAR回波信号模拟的数字信号处理板卡,并在板卡上编程实现整个回波模拟算法,给出资源使用情况和量化噪声影响,实际应用结果显示,采用FPGA来实现SAR回波仿真可以在保证精度的前提下大大加快仿真速度。     

基于多相滤波的高精度延时设计及实现

雷达测距测速应用中的精确性取决于时间上的高分辨率, 而传统基于有限长单位冲激响应(finite impulse response, FIR)滤波的高精度延时设计所需的滤波阶数过高, 滤波处理较慢且复杂。为了加快滤波速度和节省硬件资源, 将数字内插与多相滤波技术结合, 提出了一种基于多相滤波的高精度延时设计方案。根据延时精度对FIR滤波系数向量重新排序, 依据延时量大小选择多相子滤波器对采样序列进行滤波处理, 实现小于整数倍采样间隔的高精度延时, 具有滤波速度快、节省硬件资源的特点。仿真分析延时信号的相位, 表明了所提多相滤波方案可实现高精度延时。借助现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)平台, 时钟频率为245.76 MHz时, 实测的延时精度可低至0.509 ns。     

面向多任务的可重构星载计算机设计

为了使可重构星载计算机更好地满足微小卫星中多任务、多进程的工作需求,对其传统的体系结构进行了改进,参照生物体中干细胞的管理机制提出了一种现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)资源的动态管理方法,并以此为基础结合动态部分重构技术提出了一种能够根据星上任务进程自主调整电路结构的可重构星载计算机设计方法。该体系结构在消除可重构星载计算机中多个任务进程之间对硬件电路功能单元竞争的同时,不但简化了在轨升级机制,大幅减少了硬件升级所需上传的文件大小,还在系统层面增强了其对辐射损伤的应对能力。经过与传统星载计算机(386-EX)和普通可重构星载计算机的对比实验,可以看出该体系结构在多任务、高计算量的工作环境下具有非常明显的优势。     

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。     

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。     

数字信道化接收机高效结构的设计与实现

为了减少数字信道化接收机的硬件资源消耗,提高吞吐量,对实信号数字信道化接收机的结构进行了研究。对于实信号,提出新的信道划分方法,推导数字信道化接收机的数学模型,得到数字信道化接收机的高效结构。与一般的数字信道化接收机结构相比,该高效结构节省了硬件资源,减小了计算复杂度,提高了数字信道化接收机的吞吐量。测试结果表明,该数字信道化接收机高效结构的功能正确,性能稳定。