极化对雷达旁瓣对消和旁瓣匿影的影响

极化失配、极化时变会引起雷达接收信号能量损失和畸变,严重影响雷达旁瓣对消和旁瓣匿影的抗扰效果,文中建立了主辅天线阵接收极化模型,仿真分析了极化失配对对消比和匿影逻辑的影响,区分脉组间变化、脉间变化、脉内变化三种情况,仿真分析了干扰极化时变对对消时序和匿影逻辑的影响,给出了极化对旁瓣对消和旁瓣匿影影响的结论。

多方位角融合SAR图像中“扇形”旁瓣分析

随着相控阵天线电子扫描能力的提升,多方位角观测成为星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)发展方向之一,从多维度提高目标信息解译能力。然而,在公开的多方位角融合SAR图像中存在较强的二维“扇形”旁瓣现象,且二维分布特点不同,容易造成目标误判。因此本文针对此旁瓣方向和多方位角观测目标分辨率开展研究。首先,概述了多方位角观测模式和特性,提出了基于CUDA并行加速的快速后向投影(Back Projection,BP)算法,高效率生成多方位角序贯SAR图像,避免耗时的图像配准和几何校正;其次,基于多方位角观测中斜距平面和地距平面的几何投影关系,重点分析了地距平面目标方位向、距离向分辨率和旁瓣方向,揭示了融合SAR图像中“扇形”旁瓣的形成机理,并解释了二维旁瓣特性不同的原因,基于此可反演获取该SAR图像时卫星和观测场景之间的几何关系,以及融合SAR图像数;最后,通过点目标和扩展目标仿真开展实验,结果表明方位斜视观测中,地距平面方位向、距离向分辨率理论分析精度优于0.02 m,旁瓣方向理论分析精度优于1o,验证了所提分析方法的正确性。

对旁瓣相消的分布式干扰优化布阵方法

旁瓣相消具有抗干扰的能力,因此被广泛应用于雷达抗干扰领域。在有限分布式干扰布阵条件下,针对旁瓣相消系统产生的干扰效果不佳问题,提出一种针对旁瓣相消的由遗传算法(genetic algorithm,GA)和粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法结合的方法,针对旁瓣相消特性对分布式干扰的阵位进行规划布阵。在有限的干扰资源条件下,通过穷举法、标准PSO算法和遗传粒子群优化(genetic-particle swarm optimization,GA-PSO)算法进行对比,研究分布式干扰布阵优化结果。仿真分析3种方法在达到一定条件下的干扰效果和迭代次数,GA-PSO可以牺牲较少的时间复杂度达到较好的干扰效果。

MIMO探地雷达随机步进频信号旁瓣抑制

针对MIMO探地雷达中随机步进频信号的距离旁瓣较高的问题,提出了一种基于快速二阶锥优化问题的旁瓣抑制方法。该方法首先通过建立随机步进频信号模型对回波信号进行预处理,然后基于回波信号的旁瓣特点将旁瓣抑制问题转化为以信号的峰值旁瓣构建目标函数,以主峰损失、峰值旁瓣和积分旁瓣联合约束的二阶锥优化问题,最后使用内点法求解二阶锥规划问题,以此得到最优的旁瓣滤波器系数。仿真和实测数据处理结果表明,设计的失配滤波器能够在较低主峰损耗的情况下,有效降低峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平,提高信号的主旁瓣比。该方法为MIMO探地雷达中的距离旁瓣问题提供了有效解决思路,有望在工程应用中提高探地雷达的性能。

基于相位函数构造法的低旁瓣NLFM波形设计

波形设计是信号处理领域的重要课题,降低旁瓣是雷达波形设计的研究重点。一般设计NLFM信号都采用基于驻定相位原理的窗函数法,但是设计的波形有很高的旁瓣。为降低旁瓣,通过对比不同窗函数生成的相位函数总结出低旁瓣NLFM信号相位函数的规律,进而提出一种相位函数构造法用于设计低旁瓣NLFM信号,使相位函数有显式表达式,摆脱了传统NLFM信号依赖窗函数生成而导致的计算公式复杂、拟合误差大和旁瓣高等限制。最后通过仿真与多种改进NLFM信号设计方法进行对比,分析其主副瓣比与对多普勒效应的容忍性。仿真结果表明,此方法设计的NLFM信号可在不损失SNR的条件下使主副瓣比达到-60dB以下,且对多普勒效应的容忍性较好。

MIMO雷达的低旁瓣发射波束图优化设计方法

针对经典发射波束图匹配设计方法存在的旁瓣能量高、被截获距离远等缺点,借助最大化目标与旁瓣峰值的功率差、最小峰值旁瓣电平及最小积分旁瓣电平等准则,提出了低旁瓣发射波束图优化设计方法。该方法通过设计合适的协方差矩阵,进而合成符合预期的发射波束图,使多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达在旁瓣区域上辐射的能量尽可能小,提升了雷达的抗截获性能。仿真实验证明,当设置相同的匹配误差时,该方法在多目标场景下得到的波束图旁瓣最低可达到-29.46 dB,较经典方法的旁瓣低16.88 dB。

基于发射波束旁瓣零陷的低轨卫星干扰规避策略

随着宽带低轨卫星系统的迅速发展,Ku、Ka等通信频段逐渐趋于饱和,非静止轨道(NGSO)卫星在工作时难免对采用相同频率工作的静止轨道(GSO)卫星产生干扰。目前常采用空间隔离的策略来规避干扰,NGSO卫星始终会对共线区域产生最强的干扰,增大隔离角可以减少干扰但会大大损失卫星波束的有效覆盖范围。基于此,提出一种基于发射波束旁瓣零陷的干扰规避策略,通过建立LEO卫星坐标系将天线阵面按行、列阵元划分,在列阵元维度上采用稳健LCMV算法实现宽零陷,在行阵元维度上结合波束指向进行扩展,最终在共线区域方向上形成一条“零陷带”。通过仿真分析,所提策略能在规避共线干扰的同时有效减少LEO卫星的干扰规避隔离区,算法复杂度低,在卫星上易于实现。

变极化干扰对雷达旁瓣对消的干扰机理

随着雷达干扰技术向全极化发展,厘清极化干扰机理对发展极化干扰技术至关重要。通过引入极化匹配系数,优化了雷达旁瓣对消多通道接收和处理模型,推演了变极化干扰条件下雷达旁瓣干扰对消比变化的数学模型,并给出了部分数学仿真校验和实测实验结果,可为量化分析变极化干扰对雷达旁瓣对消的干扰机理提供理论参考。

基于新循环算法的低旁瓣非周期单模序列设计

针对雷达波形设计中旁瓣过高的问题,提出了一种基于快速傅里叶变换的新循环算法的单模非周期序列优化方法。首先,构建了以最小化积分旁瓣水平(integrated-sidelobe-level, ISL)为优化准则,以单模序列为约束条件的优化问题。由于该优化问题的非凸性,提出一种基于新循环算法的迭代优化算法对其进行求解。此外,还在理论上改进其算法的收敛性,确保它在迭代过程中能稳定地收敛到最优解或局部最优解。仿真实验结果表明,该方法有效降低非周期单模序列自相关旁瓣,提高单模非周期序列的优点因子。

雷达旁瓣对消系统角度敏感性分析

旁瓣对消(Sidelobe Cancellation, SLC)作为雷达抗干扰的重要措施之一,在电子对抗中起着重要的作用。为了深入分析不同参量对旁瓣对消性能的影响,越来越多的学者开展旁瓣对消技术研究并根据研究结果进行SLC系统改进或研究攻击旁瓣对消系统薄弱环节的新型干扰技术。目前,研究主要针对干扰个数、干扰形式、辅助阵元位置、通道一致性等因素对旁瓣对消系统性能的影响,而分析多干扰角度分布对旁瓣对消系统性能影响的较少。对此,首先建立SLC系统干扰抑制比数学理论模型,然后通过仿真分析多干扰角度分布对旁瓣对消系统性能的影响,为实际分布式支援干扰角度参数优化提供理论支撑。

针对旁瓣对消的建模方法

旁瓣对消技术是现代雷达抗有源干扰的有效方法。在理想条件下,旁瓣对消系统可以有效抑制干扰并保留期望信号,因此在现代雷达战场上得到了广泛应用。文章提出了5种关于针对旁瓣对消的建模方法,分别是开环算法、闭环算法、广义内积法、自适应剩余功率检测法和阻塞矩阵法,并针对不同来波方向和不同噪声的干扰进行了仿真验证。

基于旁瓣光束衍射反演的远场测量旁瓣波峰参数检测方法

针对强激光远场测量不能有效识别旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰参数的问题,提出了基于旁瓣光束衍射反演的远场测量旁瓣波峰参数的检测方法。对旁瓣光束图像按照选定的角度采样间隔进行量化,使用角度变换将二维旁瓣光束图像转化为全方向的一维旁瓣光束曲线集合,检测每一个角度的一维旁瓣光束曲线的各个旁瓣波峰参数,从而获得旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰的参数。主要优化措施为:(1)使用角度变换将二维旁瓣光束图像转化为全方向的一维旁瓣光束曲线集合;(2)检测每一个角度的一维旁瓣光束曲线的各个旁瓣波峰的参数,统计所有方向的各个旁瓣峰值,生成每个旁瓣波峰的极大值圆环;(3)统计每个旁瓣波峰极大值圆环的灰度均值,将各个旁瓣波峰极大值圆环的灰度均值与本底噪声进行比较,选择大于本底噪声1.5倍的最小波峰均值为整个旁瓣光束的最小可测旁瓣波峰信号。实验结果表明:该方法能够有效检测旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰的参数,任意方向上灰度极大值均值与理论值灰度极大值误差为0.477,5个波峰的极大值圆环半径均值与理论值半径之间误差小于1个像素。该方法提高了基于旁瓣光束衍射反演的远场测量的实验精度和可信度,为将来大科学装置强激光远场的精确测量奠定基础。

低旁瓣反射面天线设计

反射面天线设计在追求高增益的同时,往往也要求天线具有较低的旁瓣水平,以防止对其他系统产生干扰;通过分析不同天线形式反射面天线旁瓣的影响因素,研究了低旁瓣反射面天线设计时参数选取原则和方法,总结了低旁瓣反射面天线的设计方法;给出了一个实际工程应用的超低旁瓣双偏置反射面天线的设计实例和性能仿真计算,天线仿真的口径效率优于59%,旁瓣优于-40 dB,验证了分析与设计方法的正确性,该方法可用于指导低旁瓣反射面天线的工程设计。

广义旁瓣抵消器算法的轴承噪声信号增强研究

针对由于旋转机械故障噪声的复杂性,造成从传声器阵列所采集到的信息中很难提取到噪声源所包含的故障信息的问题,利用波束成形对实验设备进行噪声源识别与定位,根据故障点位置信息将广义旁瓣抵消器算法(GSC)中的阻塞矩阵构造为具有指向性功能,而后利用其算法重构出故障点声信号,从该信号中提取故障信息,进行故障诊断。为验证该信号处理方法的有效性,通过仿真和实验得出该方法可以有效减少传统波束形成算法产生的信号泄露,提高输出信号的信噪比。

基于CLEAN算法的自适应旁瓣对消技术

自适应旁瓣对消技术能够很好地抑制旁瓣干扰,但在应用中发现,自适应旁瓣对消对跟踪的高信噪比目标带来的信噪比损失较大,导致单脉冲和差测角精度下降。本文提出了一种基于CLEAN算法的自适应旁瓣对消方法,首先通过观测目标的先验信息构建目标回波模型,再利用该回波模型剔除对消通道中的目标信息,然后基于剔除目标信息后的对消通道数据,重新计算最优加权值进行主通道的干扰对消,最后仿真和实测结果验证了该方法不仅可以减少主通道中目标对消后的信噪比损失,同时也降低了对消后对目标测角精度的影响。

旁瓣干扰对抗技术研究

防空雷达为了消除从旁瓣进入的干扰,通常采用自适应旁瓣对消和旁瓣消隐技术。旁瓣对消主要消除从旁瓣进入的连续式杂波干扰;旁瓣消隐主要消除从旁瓣进入的脉冲式杂波干扰。旁瓣消隐技术在使用中存在的一个问题是:当从旁瓣进入的脉冲式杂波干扰充满整个距离通道时,旁瓣消隐器在抑制干扰的同时,也使目标信号被抑制,从而失去对目标的探测能力。提出了一种技术方法,可使二者合二为一,并可有效解决旁瓣消隐技术存在的问题,从而可使防空雷达有效消除从旁瓣进入的连续式杂波干扰和脉冲式杂波干扰。

一种广域稀布雷达低旁瓣波束形成方法

广域稀布雷达具有抗干扰、抗摧毁能力强等优点,但是其方向图会因阵元稀布而存在大量的高旁瓣;提出一种脉组内捷变频联合波束形成方法,通过在雷达的连续脉组内发射不同频率的信号,并将不同频率的信号进行相参合成,在使主瓣电平不变的情况下,得到更低的旁瓣电平;通过与遗传算法相结合,并设定适当的约束和适应度函数,经迭代优化后的布局,可以得到具有更低的旁瓣电平的方向图;仿真结果表明:经该方法优化后,广域稀布线阵旁瓣电平降低至-11.85 dB,广域稀布面阵方位向和俯仰向旁瓣电平分别降低至-14.18 dB及-14.73 dB;该方法可以有效降低广稀疏阵列的旁瓣电平。

一种旁瓣匿影天线系统设计

旁瓣匿影是相控阵雷达采用的一种典型抗干扰技术。天线系统是旁瓣匿影的核心硬件设备,其设计直接关系到匿影波束能否有效压制干扰信号。针对目前旁瓣匿影容易出现的波束覆盖穿刺等问题,文中设计了一种旁瓣匿影天线系统,它包括全向匿影天线、低噪放耦合模块。通过匿影天线与低噪放集成设计提高匿影链路的干噪比。全向匿影天线采用方位全向双极化天线设计,水平极化匿影天线采用扁波导缝隙全向天线,垂直极化匿影天线采用扁平双锥全向天线。仿真结果表明,两种天线可实现方位向水平极化与垂直极化的全向覆盖。经实测验证,匿影波束能完整覆盖主天线副瓣区,可有效提升雷达系统的抗干扰能力。

一种改进窗函数非线性组合法的旁瓣抑制性能研究

为解决在雷达脉冲压缩过程中通过海明窗、汉宁窗等加权方式降低旁瓣而引起主瓣展宽、分辨率下降的问题,提出了一种以常用窗函数为基窗函数的改进窗函数非线性组合法。首先,相较于基窗函数,基于窗函数加权脉冲压缩的原理,证明窗函数线性组合法在主瓣展宽不变时可获得更好的旁瓣抑制能力;并在此基础上进一步证明改进的窗函数非线性组合法具有更优的旁瓣抑制能力。然后,通过对改进的窗函数非线性组合法在三角窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等作为基窗函数时的脉冲压缩性能仿真与分析,验证了该方法使用不同基窗函数均可在主瓣展宽不变、信噪比损失增加低于0.5 dB的前提下,将峰值旁瓣相比凯塞窗降低4 dB以上、相比几种常用窗函数降低7 dB以上。最后,通过多目标的仿真实验验证,相比于不同的基窗函数,改进窗函数非线性组合法具有更优的弱小目标检测能力。

恒增益处理损失的最佳编码旁瓣抑制滤波器

雷达距离 /时间旁瓣抑制滤波器的设计通常以旁瓣电平最低为设计目标 ,未考虑增益处理损失的控制 ,在某些情况下会导致输出信噪比损失过大 ,影响弱信号的检测 .本文研究增益处理损失任意给定条件下的旁瓣抑制滤波器的设计 。