天波超视距雷达非均匀采样信号频谱重构

受瞬态干扰影响和空海同时探测的需求,在长相参积累时间条件下,天波超视距雷达(over-the-horizon radar, OTHR)回波信号的有效采样点往往缺损且非均匀,严重影响目标检测性能。针对此问题,提出了一种基于压缩感知的OTHR频谱重构方法。首先,建立了OTHR频域信号的稀疏模型;然后,提出了快速自适应复近似消息传递(fast adaptive complex approximate message passing, FACAMP)频谱重构算法并给出了算法实现步骤;最后,利用FACAMP算法实现了OTHR频谱重构并分析了重构性能。与现有重构算法相比,FACAMP算法具有重构精度高、运算复杂度低、可自适应调整参数和保留背景噪声高斯性的优势。理论分析和仿真实验均验证了所提算法的有效性。     

分布式MIMO体制天波超视距雷达仿真系统

针对电离层动态性对天波超视距雷达检测概率和探测精度的影响，构建了一种基于分布式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)体制的完整天波超视距雷达仿真系统。通过搭建模块化仿真框架和可视化展示界面，集成电离层数据接口，实现信号发射、电离层反射、信号接收、信号处理和目标检测的功能。最后对雷达系统探测性能进行评估，利用仿真实例验证了整体雷达仿真系统的可行性。该系统的实现对于分布式MIMO天波超视距雷达的性能评估、布站优化、装备发展论证具有一定的工程指导意义。     

基于联合EDF和多模板的天波雷达波位调度方法

天波超视距雷达能够同时探测空中目标和海面目标,具备执行多任务的能力,为优化整体探测效能,必须考虑波位调度问题。借鉴相控阵雷达资源调度思想,结合天波超视距雷达工作方式和任务特点,研究了一种修正截止优先(earliest deadline first, EDF)和多模板相结合的波位调度方法。首先,在经典修正EDF方法基础上对截止期进行重新定义,并改进任务优先级计算方法;然后,设计了三种波位调度模板;最后,根据任务优先级计算结果,自适应选择调度模板。该方法能够使雷达探测资源在复杂任务场景下得到更加精细的配置,从而最大化发挥其探测效能。     

天波超视距雷达机动目标检测方法

天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)通过快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)实现长时间相干积累,但这种基于目标速度恒定的方法对于机动目标的效果并不好.提出了一种基于目标运动参数估计的OTHR机动目标检测方法.该方法首先确定机动目标的运动参数的大致范围,然后对其运动参数进行估计,之后对其径向加速度进行补偿,最后对经加速度补偿后的目标信号进行相干积累并在距离-多普勒平面上进行二维恒虚誓检测.仿真结果表明,该方法能够增强OTHR对机动目标的检测能力,运算效率高,实用性强.     

一种基于时频匹配的长时间相干积累器设计

对回波信号进行长时间相干积累是实现雷达威力增程的重要手段。为补偿目标匀加速运动对回波 相干性的破坏并提高相干积累处理的时效性,首先提出一种基于时频域匹配处理的长时间相干积累方法,该方法 可避免目标多普勒模糊的影响,实现对目标速度和加速度的补偿;其后,给出了基于时频域匹配的长相干积累处 理器运动补偿通道间隔的定量化设计技术,并提出了采用多片通用图形计算卡的积累器并行优化实现方法。此 外,还研究了静止轨道卫星相对地面雷达站的运动规律,并针对此类目标的长时间相干积累探测进行了并行化设 计实现,从而验证了方法的有效性和实用性。     

星载雷达弱目标长时间积累算法研究

空间弱目标的远距离探测与跟踪是星载雷达目标探测的关键技术之一,受星上计算机实时计算能力和存储能力的限制,空间远距离、弱目标的长时间直接全相干积累难以实现。在已有的分段处理方法基础上,提出了一种段内相干-段间二次相干积累的长时间积累算法,该算法对存储要求低,且具有很好的积累效果,非常适合实时处理和时间重叠处理。给出了算法的实现步骤和积累效率分析,与全相干处理相比该算法的额外信噪比损失仅为-2.4 dB。仿真结果验证了理论分析的结果和算法的有效性。     

宽带雷达能量积累与信号检测方法研究

通过对宽带雷达信号目标回波特性的研究 ,在小信噪比情况下 ,对比分析了宽带雷达脉间相干积累和脉间非相干积累方法的性能 ,同时对多种不同信号检测方法在宽带雷达中的检测性能进行了对比研究。利用模拟的理想数据和实测数据进行仿真研究的结果表明 ,脉间、脉内均采用非相干积累的滑窗检测方法是一种性能稳定运算代价小的有效方法 ,且实现简单 ,有较强的工程应用价值。     

软件化多频地波雷达频率合成器设计

针对高频地波雷达海洋动力学参数多频探测的技术特点,提出了一种基于波形库的软件化多频地波雷达频率合成器实现方案,可以同时和分时产生多路脉内线性调频信号,各路信号形式、频率、初相、幅度等都独立可控,解决了雷达波形种类、幅相控制、捷变时间受限等问题,较大提高雷达系统性能;给出系统的硬软件实现方案.测试结果表明,该数字频率源的相位噪声在偏离载波1 kHz处达-112 dBc/Hz,满足高频地波雷达进行长时间相干积累对频率源稳定性的要求.     

相干频率分集阵雷达匹配滤波器设计

相干波形频率分集阵(frequency diverse array, FDA)雷达通过引入阵元间的频率差异,在观测空间中形成距离角度时间依赖的发射方向图。针对相干FDA雷达体制回波接收处理的问题,提出了角度时间二维匹配滤波器,同时实现了快时间波形匹配和等效发射波束形成,不同于传统匹配滤波器。并进一步考虑某些应用情况下,通过设计匹配时间窗,提出了分段匹配的二维匹配滤波接收处理方法。将雷达脉冲时间划分为多个子脉冲接收时间窗,并采用发射方向图调制的角度时间二维匹配滤波函数对回波信号进行相干积累。仿真实验给出了所提接收处理方法的性能验证。     

基于FM广播照射源的无源雷达直达波干扰抑制

利用FM广播照射源的双基地雷达具有良好的“四抗”性能。对该体制雷达的特点：存在直达波干扰问题进行了分析；提出了空-时-频域的综合解决方案：即在空域内使用天线自适应干扰置零，在时域内通过通道均衡和自适应干扰对消以及在频域内进行长时间相干积累等技术；最后给出了基于FM广播照射源的一个实验系统，利用该实验系统采集的数据进行仿真，仿真结果验证了该方法的有效性。     

长观测时间内机动目标检测方法

为了检测天波地波超视距雷达(OTHR)长积累时间中是否存在机动目标,提出了一种基于时频分布(TFD)和形态学滤波检测OTHR系统中的机动目标的新方法。该方法根据机动目标的机动性确定时频分布的最优核,计算相应的时频分布以突显信号的时频特征,然后通过阈值处理和形态学滤波进一步滤除背景噪声,累加二值时频分布亮时频点的数目构造检测统计量来进行恒虚警检测。仿真结果表明,该方法能够增强OTHR对机动目标的检测能力。     

基于Toeplitz矩阵的电离层相位扰动校正方法

大幅度电离层相位扰动使得超视距雷达(over the horizon radar,OTHR)多普勒频谱严重展宽,限制了OTHR系统在船舶目标探测方面的实际应用。针对这一问题,根据邻近方位距离单元数据协方差矩阵的Toeplitz矩阵特性,估计电离层相位扰动的变化函数,提出一种无需提取标校信号的电离层相位扰动校正方法。仿真实验及分析表明,该方法能有效改善OTHR系统在大幅度电离层相位扰动背景下对船舶目标的检测性能。     

基于FRFT的天波雷达多机动目标检测

天波超视距雷达（over-the-horizon radar, OTHR）中,机动目标信号存在频谱扩展,导致目标检测性能下降。强的海杂波进一步增加了机动目标的检测难度。针对该问题,考虑到海杂波信号能量主要集中在零频附近,而且可以建模为一个自回归（auto-regressive, AR）过程,用AR滤波器抑制海杂波;考虑到机动目标信号近似为线性调频信号,而分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)能有效积累线性调频信号的能量,因此采用FRFT算法估计目标运动参数,实现机动目标检测;在此基础上用分级迭代的FRFT进一步降低运算量;针对多目标检测问题,用“CLEAN”方法逐个检测机动目标。仿真结果表明,与已有的离散多项式变换（discrete polynomial transform, DPT）算法相比,本文算法可以更好地适用于多目标检测;与Radon Wigner变换算法相比,本文算法可以达到更高的参数估计精度。     

一种改进的OTHR自适应海杂波抑制方法

海杂波抑制严重限制天波超视距雷达(over the horizon radar, OTHR)系统对低速舰船目标检测能力的主要原因之一。针对自适应海杂波抑制方法中当杂波与目标多普勒频率接近时存在目标谱峰分裂或目标谱峰偏移的问题,提出一种采用运动目标显示（moving targetindication, MTI）与基于特征值分解的自适应杂波抑制相结合的改进的特征值分解（modified eigen value decomposition, MEVD）海杂波抑制方法。该方法通过MTI滤波器抑制目标谱峰内杂波,之后通过自适应抑制方法抑制其他杂波,具有同时抑制一阶和高阶海杂波的能力,提高了目标信杂噪比,有助于提高OTHR对舰船目标的检测性能。理论分析、仿真实验和实测数据处理结果均验证了MEVD方法的有效性。     

高频地波航海导航定位方法研究

提出了一种基于高频地波传播的船只导航定位系统设计方法。该方法通过接收3个固定发射基站发射的导航定位参考信号(时基同步的线性调频信号),借助于谱分析技术实现了定位船只的距离与运动速度信息精确提取以及天地波信号的有效分离。数据仿真表明,定位精度与测量信噪比相关,即相参积累时间越长,定位精度越高,因此通过调整相参积累处理时间即可获得定位精度所要求的累积信噪比。     

基于权矩阵低秩逼近的MIMO OTHR多模SDC抑制算法

扩展多普勒杂波是天波超视距雷达(over the horizon radar,OTHR)慢速舰船目标检测面临的关键问题。在新一代多输入多输出天波超视距雷达系统下,基于最小方差无失真响应(minimum variance distortionless response,MVDR)权矢量,提出一种权矩阵低秩逼近的多模扩展多普勒杂波抑制算法。利用阻塞矩阵进行数据预处理,并利用“发射〖CD*2〗接收”二维权矩阵的特征分解对双迭代MVDR算法进行了多级扩展,在减小了计算量和样本需求的基础上,进一步改善俯仰空域滤波的输出信杂噪比,提升OTHR对低可探测慢速舰船目标的检测性能。理论分析和仿真验证了算法的有效性。     

基于知识辅助的天波雷达海杂波抑制方法

针对天波雷达海杂波难以抑制且现有方法未充分利用先验知识的问题,提出基于知识的天波雷达海杂波抑制方法。所提方法利用脉冲重复周期、雷达工作频率、海平面风向、风速作为先验知识,结合海杂波谱模型及提出的基于知识的海杂波协方差矩阵估计方法,构造出基于知识的天波雷达海杂波协方差矩阵,将该矩阵加入最优滤波器设计中,得到基于知识辅助的天波雷达海杂波抑制方法。仿真结果表明,与现有方法相比,所提方法的海杂波抑制效果可提升3 dB以上。     

Algorithm of sky-ground-wave signal separation in CDMA system

To solve the problem of the sky-wave interference in radio positioning system operating in CDMA mode, an algorithm of sky-ground-wave separation is provided. Based on the MLE （maximum likelihood estimate）, and by estimating the amplitude and the phase of the sky-wave signal, the provided algorithm for separating skyground-wave is implemented. The mathematics model used for signal processing is established, and the possible solutions are provided. The structure and signal processing flow implementing the presented algorithm in the receiver are presented. A multi-channels signal searching idea is adopted, some of which process the sky-wave signal, and some of which process the ground-wave signal. Numerical analysis and simulation show that the proposed algorithm has higher accuracy, more rapid processing speed, and simpler implementation for the estimation of the sky-wave signal parameter, and can separate the sky-wave signal and ground-wave signal from the arrival combination signal effectively.     

天波超视距雷达缺损信号的频谱重构

天波超视距雷达(over the horizon radar, OTHR)电波通过电离层折射作下视探测,具有观察距离远、观察范围广、反隐身等特点。但由于OTHR通常采用HF频段,电波传播环境复杂,回波存在很强的瞬态干扰。对OTHR信号的瞬态干扰抑制导致信号缺损。同时,现代OTHR需要多目标海空兼容工作,也导致回波信号的非均匀连续采样。针对OTHR信号的部分缺损问题,提出了基于稀疏信号处理的完整频谱重建算法。算法中将OTHR稀缺信号的频谱重建问题转化为一个范数1优化函数的求解问题,直接获得信号的完整频谱。利用仿真和实测数据分别对干扰和非连续采样导致的缺损信号进行频谱恢复,结果验证了算法的有效性。