线性调频-二相编码雷达信号分析

报道了一类由二相编码信号与线性调频信号组合而成的新的脉冲压缩信号。导出了这类信号的表达式。通过理论分析和计算机模拟,给出了该类信号的模糊函数(图),幅度谱特性,匹配滤波器输出波形,多普勒频移特性,有加权时的压缩脉冲时间旁瓣波形和低截获概率等方面的性能。分析证明,该类信号与线性调频信号或二相编码信号相比具有更好的低截获概率特性,其多普勒性能优于二相编码信号。     

脉宽-调频极性捷变波形相参处理能力分析

脉间捷变波形的匹配滤波响应存在差异,对地/海杂波等效为距离旁瓣调制(range sidelobe modulation,RSM),导致杂波抑制能力下降,甚至无法进行相参处理.针对线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号在带宽恒定前提下,改变脉宽和调频极性后具有主瓣宽度相同、旁瓣幅度...     

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。     

基于余弦幅度加权的低旁瓣多相位分段调制干扰方法

多相位分段调制(multiple phases sectionalized modulation, MPSM)干扰可以对线性调频脉冲压缩雷达产生局部压制式干扰效果, 能够对目标进行有效保护。然而MPSM干扰存在较强的旁瓣, 当对目标进行保护时容易被发现, 不利于干扰的隐蔽实施。针对这个问题, 提出一种基于余弦幅度加权的低旁瓣MPSM干扰方法。该方法借鉴时域加窗抑制旁瓣的思想, 首先将接收到的雷达信号在时域内分成多段, 并对每段信号调制不同的相位, 之后对每段信号进行余弦幅度加权, 从而产生基于余弦幅度加权的MPSM干扰。该干扰方法经过雷达脉冲压缩处理后, 能够产生具有一定范围的噪声压制式干扰效果, 并且具有低旁瓣特性。利用该方法对目标进行干扰保护的同时, 还能够减少旁瓣干扰功率, 增强干扰实施的隐蔽性, 降低被发现和剔除的概率。理论分析和仿真实验表明了方法的可行性和有效性。     

基于小波和神经网络的二相码旁瓣抑制的研究

研究了脉冲压缩中二相编码信号的距离旁瓣抑制问题。在Kwan.H.K等所提的多层感知器方法(MLP)的基础上,提出了一种基于小波变换的神经网络方法(WTNN)。对13位巴克码的实验结果表明,在二相编码信号的旁瓣抑制问题中,WTNN方法在峰值信噪比和抗噪性能方面明显优于MLP方法。WTNN方法也很容易推广到其它伪随机序列的旁瓣抑制问题中。     

二相码旁瓣抑制的神经网络方法

本文研究了二相编码雷达信号的距离旁瓣抑制问题，用多层感知器网络实现了１３位巴克码的脉冲压缩和旁瓣抑制处理。计算机模拟结果表明，这种处理方式在主副比和多卜勒性能上优于直接失配加权处理。     

双频级联PN截断码的研究

本文提出了一种新的二相编码波形－双频级联ＰＮ截断码,并对其信号处理作了详细讨论。理论分析和计算机仿真表明,双频级联ＰＮ截断码缓解了压缩比和多普勒容限之间的矛盾。同时又提出了一种补偿式滤波器抑制距离旁瓣的方法,来进一步扩展多普勒容限和提高主旁瓣比,使该波形达到工程应用的水平。     

常见低截获概率雷达信号调制参数估计研究

研究了线性调频信号、相位编码信号的调制参数识别问题。解线调方法估计线调频参数精度不高,提出了频谱细化与解线调结合的改进方法,该方法计算量较小,精度很高。给出了加性高斯白噪声中相位编码信号的编码规律识别方法。利用估计出的载频对原信号进行解调得到基带信号,根据基带编码信号逐段光滑特点,提出通过正交小波分解估计码元宽度和阈值降噪,并对一个码元内的一阶非相邻相位差分进行滑动平均,消除了阈值滤波引入的“类吉布斯”现象,提高了低信噪比下编码规律识别的正确概率。     

基于Δ调制编码对噪声调频干扰源的无源定位

针对无源系统对噪声调频干扰源进行时差定位问题,提出了在无源系统中对接收到的噪声调频干扰信号进行增量调制编码(Δ调制编码),利用增量调制编码序列采用相关法可以估计主辅站信号到达时差。讨论了不同干噪比条件下的时差估计精度,通过仿真将该方法与直接利用噪声调频信号相关估计进行比较,该方法具有相同的效果且可以降低主辅站之间的数据通信量。     

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。     

基于离散正弦调频变换的多分量正弦调频信号参数估计方法

作为一种非平稳时频信号,正弦调频(sinusoid frequency modulation, SFM)信号在雷达和无线通信领域得到广泛应用。为了解决常规时频分析方法无法有效估计多分量SFM信号参数的问题,提出离散正弦调频变换(discrete sinusoidal frequency modulation transform, DSFMT)。利用SFM信号在DSFMT域的聚敛特征,提出基于DSFMT的多分量SFM信号参数估计方法。给出多分量SFM信号和DSFMT变换的数学模型,论证了多分量SFM信号在DSFMT域聚敛特征的差异,仿真分析基于DSFMT的多分量SFM信号参数估计方法的技术性能。理论分析和实验结果表明：多分量SFM信号在DSFMT域有明显的聚敛特征差异,基于DSFMT的多分量SFM信号参数估计方法可有效估计多个SFM信号幅度和调制指数。     

跳频信号的相参与非相参积累时频差估计方法

跳频信号载频随时间变化发生跳变, 因此跳频信号具有丰富的频域信息,而且其在时域上为连续信号, 相比单跳信号也具有更丰富的时域信息。时频差估计精度与信号在时频域上的分布情况以及信号能量和噪声有关。时差估计主要与信号频域分布有关, 而频差估计主要与信号时域分布有关。跳频信号时频域信息丰富, 多跳相参积累后, 时频差参数估计能够充分利用信号的时频域信息, 克服单跳信号时频差估计精度不高的问题。针对跳频信号的时频差估计问题, 首先分析了单跳基带信号的互模糊函数, 再从时差与频差的维度推导了多跳基带信号互模糊函数的相位差异, 最后通过频差归一化与相位对齐补偿提出了多跳信号互模糊函数相参积累的时频差估计算法。同时, 在不满足相参积累的条件下, 分析了跳频信号的非相参时频差估计方法, 并理论分析了两种跳频信号时频差参数估计方法性能与信号各参数的关系。仿真结果表明跳频信号相参时频差估计算法性能最优, 非相参方法的估计性能其次, 单跳信号的估计性能最差, 验证了理论性能分析结果的正确性。     

PCMA信号幅度的联合估计算法

针对成对载波多址(paired carrier multiple access, PCMA)信号的幅度估计问题,提出了一种联合累积量代价函数与高次方法的估计算法。算法通过求解累积量代价函数的最小值,得到两路信号分量的幅度比,然后利用高次方法估计强信号的幅度值,最后利用强信号的幅度值与两路信号分量幅度比计算弱信号幅度值。重点研究了频差、过采样倍数对算法估计性能的影响。仿真实验表明,该算法复杂度低,抗噪性能强,相比现有算法,本文算法性能受两路信号分量幅度比影响不大,对于对称型、非对称型PCMA信号的幅度估计均可适用。     

MPSK混合信号逐步消除前向干扰的单通道盲分离PSP算法

在日益复杂的电磁环境中,时常会遇到信号混叠的情况,如何把混叠信号成功高效地分离开来成为近年来研究的热点。就逐留存路径处理(per-survivor processing, PSP)算法分离两路同频相移键控混叠信号复杂度较高的问题进行了研究,在前人研究的基础上提出多进制相移键控(m-ary phase shift keying,MPSK)混合信号逐步消除前向干扰的单通道盲分离PSP算法。仿真结果表明,在大约0.5 dB的性能损失下,若以每分离一个混合信号所需遍历的状态数M^2(L-1)(其中,M是信号的调制阶数,L是两路混合信号的码间串扰长度),作为衡量PSP算法复杂度标准,所提算法分离两路二进制相移键控混合信号的复杂度较原有的算法降低了4倍,分离两路正交相移键控混合信号的复杂度较原有的算法降低了16倍,大幅度地降低了混叠信号分离的复杂度,提升了同频相移键控的混叠信号的分离效率。     

融合调频遥测和伪码测距的寄生调制技术

针对飞行器测控系统将高码率遥测数据和伪码测距信号分流传输的不足,提出一种全新遥外测体制,将测距伪码(pseudo-noise, PN)寄生在调频(frequency modulation, FM)遥测信号中,生成一种融合调频遥测和伪码测距的寄生调制信号,实现高码率遥测数据和测距信号的单流传输。研究FM+PN体制的调制、解调原理,从理论上分析信号频谱及遥外测性能,并通过仿真得到不同参数下的频谱特性、遥测解调误码率和测距精度,给出了调制参数选择建议。仿真结果表明,将FM+PN体制应用到飞行器测控系统中,可将所需带宽降低为现有测控体制的40%,大大提高带宽利用率,而遥测误码率性能损失很小。     

基于循环稳定特性的空时分组码MC-CDMA信号盲识别算法

空时码应用最广泛的是空时分组码(space-time block code,STBC)和垂直分层空时码(vertical bell layered space-time code, VBLAST),因为STBC信号具有时间上的相关特性,所以在求高阶循环累积量时,该信号有一个特殊的循环频率,而VBLAST信号没有此特性。提出了一种基于循环稳定特性的STBC多载波码分多址（multicarrier code division multiple access,MC-CDMA）信号识别算法。该方法先根据信号系统的基带物理结构和信号模型来建立信号相关函数的选择标准,然后估计出这些相关函数对应的四阶累积量,接着把四阶循环累积量跟信道的参数结合起来建立一个循环统计量,最后把这个循环统计量与检测门限进行比较,实现信号识别。计算机模拟仿真表明,该算法能在较低的输入信噪比条件下良好地工作。     

基于时变模型的科氏流量计信号处理方法与仿真

频率、幅度和相位均按随机游动模型变化的时变信号模型,能更为真实地描述科氏流量计信号的实际特性.基于时变模型,提出了一种新的科氏流量计信号处理方法.首先对通过带通FIR滤波器的科氏流量计信号进行短时频率估计;然后通过短窗截取,采用计及负频率影响的DTFT法计算两路信号的相位差和时间差.仿真分析表明,提出方法具有很好的跟踪效果,且计算量小,可用于科氏流量计的实时信号处理.     

基于扩频技术降低OFDM信号峰值功率并改善信噪比的方法

正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM）技术具有频带利用率高、抗多径干扰能力强等优势,但具有较高的峰值功率是限制其应用的一个主要问题。针对OFDM信号具有高峰值,提出一种新型的降低OFDM信号峰值功率的方法。该方法基于混合信号扩频技术,将OFDM时域信号分解为若干段,其中有一段为连续信号,其余几段为离散信号,这些信号经交织后发送。在接收端,提出新的部分信号恢复法对信号解交织和重新组合。仿真表明,该方法能够有效地降低OFDM信号的峰值功率,同时可以获得扩频处理增益,从而改善系统的误码性能。     

逆合成孔径成像激光雷达高分辨成像算法

逆合成孔径成像激光雷达发射的激光信号具有极高载频、超大带宽和极短波长的特性,传统的距离-多普勒算法不再适用。在对回波信号特征进行分析的基础上,利用重排Wigner分布和Radon变换对光外差探测后的信号进行时频分析,估计出目标的径向速度,实现对回波信号的精确运动补偿。最后利用改进的距离-多普勒算法,完成对目标的超高分辨二维成像。仿真验证了成像算法的有效性,并通过与微波波段逆合成孔径雷达的比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达可以实现对运动目标更快速、更高分辨的成像。     

FRFT在水声信道时延频移联合估计中的应用

由于水声信道的复杂性和多变性,信号在水声信道传播中将伴随着多径时延与多普勒频移,二者是水声信道估计中两个重要的参数。基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)的时延和频移特性,提出一种采用多分量线性调频(linear frequency modulated, LFM)信号的水声信道估计方法,通过分析分数阶傅里叶域上峰值的偏移,联立不同阶次的时延和频移方程,可得到水声信道的时延和频移值。理论推导及仿真结果表明,该方法计算量小,且随着LFM信号分量数和调频率差值的增大,能在一定程度上减小估计的时延误差和频移误差。水池实验中选用具有相反调频率的双LFM信号作为估计信号,估计出多径时延与运动目标的多普勒频移,并给出了水下目标的运动速度。实验结果表明,FRFT估计法简单有效,在水声信道多径时延与多普勒频移估计上具有较好的实际应用价值。