高频地波雷达电台干扰的抑制

为抑制高频地波雷达电台干扰,提出用线性极化变换(LPVT)、非线性极化变换(NLPVT)和多凹口逻辑积极化(MLP)滤波相结合进行极化处理的方法。通过减小干扰极化状态的散落区域,降低干扰散落中心的不确定性,有效提高了滤波器性能。为实现实时处理,利用改进的多凹口逻辑积极化滤波算法解决了处理速度和凹口数量之间的矛盾。结合实际录取的高频雷达电台干扰数据,通过仿真实验证明该方法的有效性。实际雷达数据处理结果表明该方法可使信干比改善20dB以上。     

基于时频分析的高频地波雷达电离层杂波抑制

针对高频地波雷达回波信号中的电离层杂波,提出了利用时频分析与特征值分解抑制杂波的方法.该方法首先通过时频分析合理地选择扫频脉冲时段和多普勒频率区间;然后对选定的时频域区间,采用特征值梯度准则与相邻距离元插值估计相结合的方法,分别在阵元-脉冲域和阵元-多普勒域进行特征值分解,更好地抑制了电离层杂渡.实测数据处理结果表明,该方法对电离层杂波具有很好的抑制效果.     

自适应技术在高频地波雷达接收系统中的应用

针对当前高频地波雷达工作频段内的噪声干扰和弱目标受强目标的旁瓣干扰的问题,提出了一种代价函数为三阶统计量的自适应技术来消除干扰的新方案。该方案通过灵活设计频谱监测部件的工作方式,不但能使雷达工作在干扰较低的频段,而且还可充分利用频谱监测所得的外界噪声数据。主要是依据噪声之间具有强相关性而噪声与有用回波信号之间不相关,从而可通过自适应方法实时调整系统参数实现对上述两问题的解决。     

高频地波雷达有效波高反演的改进模型

从高频地波雷达回波谱中反演有效波高的Barrick模型是工程中实用性较强的模型,为了进一步提高有效波高的反演精度,提出了改进的三参数模型,在模型中增加了调节参数,以提高模型的拟合程度。将改进模型应用到了高频地波雷达有效波高的反演中,并与浮标数据进行了比对,二者的相关系数和均方根误差分别为0.81和0.42 m。同时,将改进模型与已有的模型进行了比较分析,结果表明所提出的改进模型对有效波高的反演结果较之已有模型有所改善。     

双基地高频地波雷达三维曲面定位精度分析

双基地高频地波雷达发射垂直极化电磁波沿海面绕射传播来探测海上和空中目标,导致地球曲率对探测精度的影响不可忽略。通过建立局部球面三维坐标系,在局部球面坐标系中求解不同测量子集下的目标高度解析式,并求解不同测量子集下的定位精度几何分布(geometric dilution of precision, GDOP)。仿真分析目标在不同飞行高度时各测量子集的GDOP分布特性,最后得到飞行目标定位的最优测量子集分布图。     

高频地波雷达海杂波神经网络选择集成预测

针对高频地波雷达海杂波的混沌特性,提出了一种新的海杂波神经网络集成预测方法。该方法在重构的相空间中估计所有神经网络在预测样本邻域内的预测性能和错误关联,进行神经网络的自适应选择和动态集成,实现海杂波的神经网络集成预测。在OSMAR2000高频地波雷达系统海洋目标实测数据上的测试结果表明,该方法具有较高的海杂波预测精度。     

地波综合脉冲孔径雷达的数字频率源设计

针对地波综合脉冲孔径雷达的性能要求,提出采用多个DDS芯片AD9854设计多载频数字频率源,同时产生多个不同载频的线性调频中断连续波(LFMICW)信号,并且每路发射信号的频率和初相可控;研究利用DDS产生LFMICW信号的有效方法;利用FPGA设计多片DDS的控制逻辑并实现与计算机的串行通信协议。测试结果表明,该数字频率源的相位噪声在偏离载波1 Hz处达-92.6 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。     

基于随机卷积的压缩感知雷达成像

压缩感知理论为解决传统高分辨雷达面临的大带宽信号采样、海量数据存储、传输与处理等问题提供了契机。基于随机卷积的压缩感知是一种通用有效的数据获取策略,且便于物理实现。研究了基于随机卷积的压缩感知雷达成像方法,对随机测量体系中降采样的不同实现方式进行分析和讨论。仿真和实测数据验证了成像方法的有效性,并对比分析了不同降采样方式下信噪比和样本数对成像性能的影响。     

基于延迟不变的LFM雷达移频干扰方法

提出了一种新的移频干扰方法,利用线性调频(linear frequency modulated,LFM)信号频率差与时间无关的特性,将LFM信号与其自身延迟信号相乘,获得当前脉冲线性时频关系与频率差,并用此频率差对LFM信号进行移频,所得到的干扰信号对频率捷变和频率分集具有自适应性.给出了一种实现此算法的干扰机结构,并推导了干扰信号经匹配滤波后增益损失计算方法.最后进行了仿真验证,仿真结果与理论分析一致.     

基于压缩感知的条带随机噪声雷达稀疏成像方法

将压缩感知理论与条带随机噪声雷达相结合,在假设场景目标稀疏的前提下,通过构造随机噪声的不同时延矩阵为稀疏变换矩阵以及通过构造随机噪声与部分单位阵的乘积为观测矩阵,提出了一种基于压缩感知的条带随机噪声雷达稀疏成像方法。该方法能在大幅减少回波信号采样数据量的前提下,准确重建出原始场景目标高分辨像。仿真结果证明了该方法的有效性与鲁棒性。     

Novel imaging methods of stepped frequency radar based on compressed sensing

The theory of compressed sensing (CS) provides a new chance to reduce the data acquisition time and improve the data usage factor of the stepped frequency radar system. In light of the sparsity of radar target reflectivity, two imaging methods based on CS, termed the CS-based 2D joint imaging algorithm and the CS-based 2D decoupled imaging algorithm, are proposed. These methods incorporate the coherent mixing operation into the sparse dictionary, and take random measurements in both range and azimuth directions to get high resolution radar images, thus can remarkably reduce the data rate and simplify the hardware design of the radar system while maintaining imaging quality. Experiments from both simulated data and measured data in the anechoic chamber show that the proposed imaging methods can get more focused images than the traditional fast Fourier transform method. Wherein the joint algorithm has stronger robustness and can provide clearer inverse synthetic aperture radar images, while the decoupled algorithm is computationally more efficient but has slightly degraded imaging quality, which can be improved by increasing measurements or using a robuster recovery algorithm nevertheless.     

基于压缩感知的高频地波雷达二维DOA估计

针对高频地波雷达(high frequency surface wave radar, HFSWR)目标角度估计问题,提出了一种基于压缩感知(compressive sensing, CS)的距离多普勒(range Doppler, RD)域单快拍二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。分析了在RD域进行DOA估计的理论可行性及单快拍处理的优势;基于子空间追踪思想提出了一种针对L型阵列的二维DOA估计降维后的角度配对和修正方法,在低信噪比和目标回波幅度接近的情况下仍能保证完成正确的匹配并消除无效的角度组合,从而实现精确的二维DOA估计和目标空域分辨。仿真结果和高频地波雷达实测数据的处理结果分别验证了其性能优势和有效性。     

基于图像分割的高频雷达射频干扰提取算法

高频雷达必需射频干扰抑制,而抑制效果常受制于干扰样本质量。针对雷达正常工作如何提取干扰样本的问题,首次提出基于距离-多普勒(range-Doppler, RD)图图像分割的射频干扰提取方法。通过将常规处理的RD图转换为灰度图像,然后设计去海杂波、边缘检测、分段和整段直线检测算法,从而确定干扰边缘线并提取出干扰区域。由此恢复的干扰数据,不受海杂波影响,能够准确估计干扰特性和提高抑制效果。实践表明,该算法准确度高,能提取被海杂波覆盖达75%的干扰线。为验证其应用,采用该算法辅助改进滤波器设计,能够取得良好的干扰抑制效果。     

基于压缩感知的频率步进探地雷达成像算法

与时域无载频脉冲体制的探地雷达技术相比,频率步进探地雷达（stepped frequency ground penetrating radar, SFGPR）具有较多优越性,但由于其工作频率是以阶梯方式步进,导致成像速度较慢。提出了一种基于压缩感知(compressive sensing, CS)的频率步进探地雷达成像算法。实验结果表明,基于CS理论构建的CS SFGPR系统具有数据采集时间短、成像速度快等特点。〖JP〗     

基于DCS的发射分集MIMO雷达参数估计

针对目标在多角度观测下的散射系数估计问题,研究了基于分布式压缩感知（distributed compressed sensing, DCS）的发射分集多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达参数估计方法。在分析发射分集MIMO雷达信号模型的基础上,构建了其联合稀疏表示模型;在分析正交匹配追踪（orthogonal matching pursuit, OMP）算法实现结构的基础上,提出了一种新的基于迭代式正交匹配追踪的DCS算法。仿真结果表明该方法的估计精度高于DCS SOMP和幅度相位估计+Capon的算法,重构概率也高于DCS-SOMP算法。     

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.     

高频地波雷达飞行目标高度估计

高频地波雷达探测空中目标时缺乏俯仰角度信息,不能直接获取飞行目标高度,目标状态初始值对跟踪精度影响很大。提出一种拟牛顿法与高度参数化迭代扩展卡尔曼滤波(heightparameterized iterated extended Kalman filter,HPIEKF)结合的方法跟踪目标三维信息。首先利用雷达系统过去时刻和当前时刻的观测信息通过拟牛顿法估计目标的飞行高度;其次,用该高度值初始化HPIEKF,对飞行目标进行三维信息跟踪。仿真实验表明,拟牛顿法能够以较小误差估计出目标飞行高度,利用该估计值作为HPIEKF跟踪的初始值,提高了跟踪精度。     

FM interference suppression for PRC-CW radar based on adaptive STFT and time-varying filtering

The influence of frequency modulation (FM) interference on correlation detection performance of the pseudo random code continuous wave (PRC-CW) radar is analyzed.It is found that the correlation output deteriorates greatly when the FM interference power exceeds the anti-jamming limit of the radar.According to the fact that the PRC-CW radar echo is a wideband pseudo random signal occupying the whole TF plane,while the FM interference only concentrates in a small portion,a new method is proposed based on adaptive short-time Fourier transform (STFT) and time-varying filtering for FM interference suppression.This method filters the received signal by using a binary mask to excise only the portion of the TF plane corrupted by the interference.Two types of interference,linear FM (LFM) and sinusoidal FM (SFM),under different signal-to-jamming ratio (SJR) are studied.It is shown that the proposed method can effectively suppress the FM interference and improve the performance of target detection.