分布式相参雷达相参效率及相参景深研究

分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar,DCAR)所发射信号仅能在感兴趣点处完全相参叠加,在一定发射相参效率约束下,因相参位置失配会出现能量弥散现象。对此,定义“相参景深”用以描述该能量弥散现象,并给出相参景深形成原因,指出其有界性和周期性特征,分析其影响因素,以具象化和定量化的方式揭示发射相参效率空间分布规律,可有效支撑DCAR发射信号参数和阵列构型选择等工程实践。最后,以多节点单元雷达的DCAR设计仿真实验,证明了所提方法的有效性。

频率分组编码信号的相参积累算法

针对捷变频信号的相参积累处理进行研究,提出了一种基于频率分组编码信号的相参积累算法。以线性调频(Linear frequency modulation,LFM)信号为基础,构建了频率分组编码信号,使得发射信号的脉冲载频序列具有一定随机性,保证了波形的抗干扰能力。同时针对频率捷变信号相位非相参带来的主瓣展宽和旁瓣抬高问题,设计了对应编码信号的相参处理方法。首先对回波脉压后的信号进行高分辨距离补偿,然后通过速度遍历插值和距离一致性校正实现脉组内相参处理,最后利用编码信号载频序列的优势实现脉组间相参处理。在仿真实验中,对构建的编码信号相较于LFM信号在抗干扰方面的优越性进行了验证,同时验证了所提相参处理方法相较于基于压缩感知的稀疏重构算法的有效性。

无源雷达高速目标回波相参积累和参数估计算法

针对无源雷达高机动匀速目标参数估计中长时间积累引起的距离徙动效应问题,提出了一种基于Keystone变换和圆阵干涉仪测向的高效相参积累和参数估计算法。首先,根据目标运动和外辐射源信号参数,对参考信号和监视信号进行分段处理,段内为快时间,段间为慢时间;然后,利用Keystone变换对各频率的时间轴进行尺度变换,校正高速目标的距离徙动,继而将目标回波信号能量积累至同一时延-多普勒单元;最后,对目标回波所在的时延-多普勒单元进行圆阵干涉仪二维测向,得到目标方位角和俯仰角估计。仿真结果表明,算法可有效实现高机动匀速目标微弱回波信号的相参积累和参数估计,计算复杂度更低,对目标时延、多普勒、方位角和俯仰角参数估计的稳健性和精度更高。

一种基于TRT-SKT-HAF的变加速目标快速相参积累算法

在雷达高速机动目标的检测中,目标的运动特性会带来距离走动和多普勒徙动现象,不利于后续进行相参积累。传统算法为解决目标运动造成的影响,需要对目标的运动参数进行搜索,加大了计算量。针对上述问题,文中提出了一种基于慢时间序列反转变换(TRT)-二阶keystone变换(SKT)-高阶模糊函数(HAF)的变加速目标快速相参积累算法。该算法通过TRT和SKT校正距离走动,利用HAF估计目标加速度并构建相位补偿函数以校正多普勒徙动。与广义Radon-Fourier变换相比,所提方法无需进行任何参数搜索,计算复杂度减少了3个数量级。仿真结果表明,所提方法在检测门限上相比于Radon分数阶模糊函数算法降低了5 dB,在低信噪比下有更好的检测性能。

天基ISAR空间目标的去斜回波相参性恢复方法及其基于FPGA的快速实现技术

逆合成孔径雷达(ISAR)具备二维高分辨成像能力,可实现对空间目标的高精度探测和监视。相比于地基ISAR,天基ISAR能够对空间目标进行更灵活、更大范围的探测成像,为实现空间态势感知提供有利支撑。去斜接收回波体制可以大幅降低采样率,减轻系统硬件负担,现有ISAR系统通常采用此种方式。然而在观测时间内空间目标相对于星载ISAR的相对斜距变化大,雷达需要不断改变录取波门以保证对空间高速目标的稳定跟踪,这严重破坏了雷达回波的相参性。同时,星载ISAR相对空间目标的复杂运动几何导致运动补偿精度下降。针对空间目标ISAR成像问题,文中提出了一种去斜回波相参性恢复方法,此方法可以逐脉冲处理回波,能有效恢复不同距离波门的回波相参性,并利用估计的参数对回波进行精确的运动补偿。基于此方法,设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列的去斜接收相参性恢复快速实现方案。仿真实验验证了所提方法及其现场可编程逻辑门阵列实现方案的有效性。

基于FrFT-Keystone运动补偿的OFDM声纳高速微弱目标相参积累检测算法

针对水下目标探测中使用的正交频分复用信号,提出了一种针对高速微弱目标的相参积累算法,以解决多脉冲积累下由目标机动引起的较大相位变化和由水下环境中信噪比低导致的相参积累增益不足的问题。所提算法利用分数阶傅里叶变换来估计目标的运动参数并进行补偿,并结合Keystone变换,实现对高速微弱目标的多脉冲相参积累。理论推导和仿真实验结果表明,所提算法能够有效补偿高速目标脉冲间的相位移动,并在低信噪比环境下取得较好的能量积累效果。

从“人与天地相参”论冬令咳嗽之因机证治

“人与天地相参”是《黄帝内经》的重要思想,体现了人与自然界相统一的整体观念,是认识人体脏腑生理病理的理论基础。咳嗽是人体常见的呼吸系统疾病,与肺功能失调密切相关。寒为冬季主气,冬上承阳明燥金之秋、下接厥阴风木之春,若此时燥气至而不去,寒气至而太过,湿气或温热之气非时而至,致病邪气不尽相同,则可致干咳随起、或咳痰并见、或咳兼寒热等,可治以温润凉燥、顺气布津,驱风散寒、祛痰止咳,透湿解表、利气宣肺,清热除寒、宣肺止咳,温助阳气、养肺御寒等法。文章在“人与天地相参”思想指导下,结合肺的生理病理特性,探讨冬令咳嗽的病因、病机及辨治,以期为预防和治疗咳嗽提供一定的理论依据。

一种相参雷达脉冲信号频域分选方法

现代雷达普遍使用相参信号,该特征可以作为信号分选的依据之一,从而减少现有分选方法的“漏批”问题。文中在分析相参与非相参信号频谱的基础上,研究了初始相位差对频谱的影响,采用与重构脉冲信号频谱主峰幅度匹配的方法,实现相参信号的分选。与同类分选方法相比,在考虑侦察设备参数测量误差的情况下该方法仍然有效,同时减少了运算量,最后通过仿真验证了方法的有效性。

双机频率域交替闪烁的协同相参信号处理方法

多机协同探测从空域方面扩展了雷达辐射波形的复杂度,频率域交替闪烁为空战场强对抗复杂电磁环境下空、时、频域高度隐蔽提供了多维手段。针对双机编队频率域交替闪烁探测模式下距离—多普勒二维相参处理,本文提出了一种交替方向乘子法(ADMM)框架下嵌套多点欠定系统聚焦求解(MFOCUSS)的相位误差估计和二维场景重构方法。仿真结果表明,该方法能够精确估计双机雷达系统频率源引入的固有相位误差,同时对大间隔的双机频率能够进行有效地相参积累和二维场景重构。通过研究,本文设计一种新的双机协同探测工作模式,解决了双机频率域闪烁探测模式下的相位校正和场景重建问题,为复杂电磁环境下协同探测提供了信号处理方法。

基于相参积累激光扫频干涉液位测量方法研究

工业生产中,容器内液位高度的控制是生产运输过程中对确保设备正常运行和维护人员生命安全具有重要意义。本文提出采用激光扫频干涉测量系统对液位进行测量,该方法具有诸多优势,如测量范围大、非接触式测量、响应速度快和操作便捷等。由于液体对红外光的吸收率相对较高,导致测量系统采集到的回光信号非常微弱,同时信噪比也不够理想。为解决此问题,本文引入相参积累方法,并将其与测量系统相结合,以提高液位检测的精准度。在信号的各个周期中,信号携带的有效信息保持一致,噪声信息是则随机的,因此通过相参积累方法处理后,不仅可以增强信号强度,还可以提升信噪比。再通过扩相频率采样法进行信号的非线性校正,最后对数据进行处理就,即可以获得液位信息。实验结果表明,相参积累方法对增加信号强度与信噪比有显著效果,为解决低信噪比下提升测量精度问题提供了思路。

二阶Radon-Fourier变换与遗传算法结合的快速相参积累算法

针对匀加速运动的高速目标,可以用二阶Radon-Fourier变换(Second-order Radon-Fourier Transform,SRFT)完成对回波信号的相参积累。SRFT算法的原理是通过“速度-加速度”联合搜索来实现目标的运动参数估计,其计算量较大,不满足实时检测的需求。针对这个问题,提出一种基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的快速实现方法。首先对运动参数集进行编码,设置初始群体;然后通过遗传算法对群体更新迭代,使其能够自发快速地逼近全局最优解,减少不必要的搜索路径;最终快速实现待检测目标的相参积累。仿真结果表明,在保证检测性能的前提下,算法计算量得到有效改善,运算次数减少大约一个量级。

论人与天地相参理论内涵及其实现路径

《黄帝内经》中将对人的研究置于天地之间,以五神脏为中心,将“阴阳五行”作为桥梁,将人的生物性、社会性与天地自然规律相参照、相呼应,构建出天人一体化的整体观思维。在此基础上,充分发挥人的主体能动性,便能实现“人与天地相参”。在“人与天地相参”理论指导下趋利避害、在中医临证中“三因制宜”,可以让人们获益最大。

分布式孔径相参合成原理、发展与技术实现综述

分布式孔径相参合成通过对多个分散布置小孔径的收/发信号进行相参调整,使协同的分布式系统可以用相对低的成本获得比拟于大孔径的功率孔径积,是替代大孔径的可行技术选择。该文首先阐述了分布式孔径相参合成的概念和实现原理,根据是否需要合成目的地处的外部信号输入,将相参合成的实现架构分为闭环式和开环式两类;然后,较为全面地综述了分布式孔径相参合成在导弹防御、深空遥测遥控、超远距离雷达探测、射电天文多领域发展应用情况;进一步阐述相参合成必要且用于对准各孔径收发信号时间和相位的关键技术,包括高精度分布式时频传递和同步技术,以及相参合成参数估计、测量标定和预测技术;最后对分布式孔径相参合成研究进行了总结和展望。

地基分布式相参雷达技术研究综述

地基分布式雷达是由多部单元雷达分置部署、协同工作实现目标探测的雷达系统,部署在地基平台,照射源除自身还可用合作、非合作跨平台照射源,各单元雷达间可信号级相参融合。传统集中式雷达在复杂场景中难以探测识别低可观测目标,分布式雷达有望解决上述瓶颈问题,并实现侦干探通一体化,因此分布式相参雷达体制是未来雷达形态发展的重要方向之一。分布式雷达体系复杂,涉及维度、要素多,须研究探索合理有效的工作范式。本文系统介绍了地基分布式相参雷达发展的新趋势和新技术,通过信号级融合处理,可形成大口径稀疏阵列,获得极窄的高增益波束,可采用更多更先进的信号处理算法探测和精确定位目标。本文介绍该领域最新的研究进展和代表性成果,围绕分布式相参增程探测、分布式相参成像、分布式相参抗干扰、分布式系统同步校准等四个方面的关键问题和技术难点展开论述,并对分布式雷达体制的前景进行了展望。

一种空基雷达高速微弱机动目标信号相参积累方法

通过分析空基雷达对空目标检测时的简化运动模型,提出了一种基于时频反转互相关的方法来同时校正奇数次运动项带来的距离徙动和偶数次运动项带来的多普勒徙动。对于急动度较大的三阶运动模型,在此方法的基础上进一步提出了对称时移双重自相关处理的方法来估计得到急动度信息,通过其构建补偿函数来消除急动度带来的多普勒扩散。该方法无需进行参数搜索,计算量较小,可以适用高阶运动模型,实验验证积累效果较好。算法具有较好的工程应用前景,可推广应用到其他高速飞行器低可检测性场景下雷达回波信号的检测。

基于非标准Keystone变换的波形捷变雷达相参积累算法

针对波形捷变雷达相参积累问题,提出基于非标准Keystone变换(Keystone transform,KT)的波形捷变雷达相参积累算法,基本思路是利用KT消除目标距离走动,然后再利用快速傅里叶变换进行多脉冲相参积累。考虑到标准KT需要进行搜索模糊数,基于尺度估计概念,提出了无需模糊数搜索的非标准KT,其中的尺度估计环节利用梅林变换实现。同时,针对捷变波形与相参体制兼容性问题,通过对基准波形进行时间尺度操作,设计了一种线性调频捷变波形。仿真结果表明,当信噪比大于-2 dB,所提非标准KT能够解决波形捷变雷达目标距离走动校正难题;所设计捷变波形不仅与相参体制雷达具有较好的兼容性,还可以实现目标距离主瓣不展宽旁瓣抑制。

分布式全相参雷达的相位差跟踪技术

分布式全相参雷达技术要求各单元雷达同时实现发射相参和接收相参,然而为实现发射相参,需要对目标处各单元雷达的发射信号的相位差进行跟踪估计。结合分布式全相参雷达的工作过程,本文提出了基于接收相参工作模式的相位差跟踪方法和基于发射相参工作模式的相位差跟踪方法,通过理论分析可知,前者能实现相位差的理想跟踪,而后者的相位差跟踪结果会受到系统相位同步误差的影响,因此,通过对系统的相参性能进行监测,提出了分布式全相参雷达的相位差闭环跟踪技术,最后,通过仿真对两种相位差跟踪方法进行了验证。本文对分布式全相参雷达相位差跟踪技术的研究,对这一新体制雷达的实现具有一定的理论指导意义。

分布式相参雷达几何布置约束条件

分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar,DCAR)通过调整空间分布单元雷达发射和接收时的时间、相位,实现信号相参合成,提高对空间关注区域的探测性能。然而单元雷达位置的布置会影响信号的相参性,进而影响DCAR的合成增益。针对在保证信号合成增益约束下的单元雷达几何布置问题,首先给出DCAR的3种典型结构,然后分析接收信号去相参性的来源,提出DCAR单元雷达几何布置的两个约束条件——信号相参性约束和相参参数可替代约束,建立了目标尺寸、探测距离、载频和视角之间的约束关系。最后通过仿真实验验证了所提出约束条件的合理性和正确性。

相参压制干扰对雷达旁瓣对消性能的影响分析

从相参压制干扰信号的特征入手,结合旁瓣对消技术原理,分析了干扰信号与目标信号的相关性对雷达旁瓣对消系统性能的影响,并通过仿真分析和实装对抗试验效果对理论分析结果进行了验证。

基于Kalman滤波的分布式全相参雷达相参参数估计方法

针对运动目标,提出了基于Kalman滤波的相参参数(时间差和相位差)估计方法,建立了雷达本地坐标系及目标本体坐标系,给出了目标的运动模型及相参参数的数学模型;提出了利用正交信号对相参参数进行估计的方法,通过对待估参数进行推导分析,建立了状态方程和量测方程,提出了利用Kalman滤波算法对相参参数测量值进行滤波以提高参数的估计精度;仿真分析验证了基于Kalman滤波的相参参数估计方法的有效性.