EPC-MIMO雷达主瓣距离欺骗式干扰抑制方法

主瓣距离欺骗式干扰对真实目标的估计精度以及目标跟踪的准确性都会产生极大的影响。针对主瓣距离欺骗式干扰抑制问题,基于脉冲编码-多输入多输出(element pulse coding-multiple input multiple output,EPC-MIMO)雷达,针对主瓣距离欺骗式干扰的脉冲重复频率(pulse repetition frequency,PRF)大于等于两个发射脉冲重频情况,提出了一种抑制主瓣距离欺骗式干扰的算法。在EPC-MIMO雷达主瓣距离式干扰抑制算法中,首先利用线性调频信号对雷达系统中雷达发射-接收通道的信号进行幅相误差校正;其次通过分析雷达回波中真、假目标的脉冲信号差异,对EPC-MIMO雷达的回波进行匹配分离,从而获得转发式干扰的规律;最后对雷达回波的筛选达到抑制假目标的目的。通过对雷达实测数据的分析,验证了该方法能够有效解决主瓣距离欺骗式干扰抑制问题,提升雷达在复杂电磁环境的抗干扰性能。

相控阵和频率分集阵双模式雷达联合目标检测

传统相控阵发射方向图仅是角度的函数,而频率分集阵发射方向图是距离/时间角度的函数,发射方向图的差异使得两种体制各具不同的应用优势。本文提出一种相控阵和频率分集阵双模式体制联合目标检测方法。分析了双模式雷达的发射方向图特性,阐明了相控阵发射功率聚焦与频率分集阵角度宽覆盖结合的优势,提出了相控阵和频率分集阵双模式联合最优检测器,基于检测概率、检测信噪比对比分析了双模式体制相比于单一模式体制的目标检测性能改善。研究表明,相控阵和频率分集阵双模式雷达不仅在主瓣方向具有最优的目标检测性能,而且可以在较小信噪比损失的条件下兼顾旁瓣区域的目标检测性能。

FDA-MIMO雷达噪声卷积式干扰抑制方法

基于数字射频存储器(digital radio frequency memory,DRFM)产生的噪声卷积灵巧干扰兼具压制式和欺骗式干扰的效果,严重降低了雷达系统的探测性能。为解决此问题,本文提出了一种采用频率分集阵(frequency diversity array,FDA)-多输入多输出(multiple-input-multiple-output,MIMO)雷达的噪声卷积灵巧干扰对抗方法。经由雷达发射信号和噪声信号卷积调制所得的干扰信号在距离-多普勒维与目标回波呈现不同的分布特性。据此,首先利用干扰信号在多普勒域的白噪声特性获取多普勒清晰区的干扰样本,然后在此基础上逐距离门挑选样本以获得干扰协方差矩阵,最后通过距离-角度二维匹配滤波器抑制距离不匹配的主瓣干扰信号。仿真试验验证了本文所提抗干扰方法的有效性。

机载双通道SAR地面慢速运动目标参数估计方法

针对机载双通道合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统中运动目标参数估计,提出了一种利用目标相位历程拟合目标运动参数的方法,包括距离向速度、方位向速度、距离向加速度和方位向加速度估计。对于高信杂噪比目标,直接利用通道之间的相位关系推导了目标运动参数估计的解析表达式;对于低信杂噪比目标,杂波抑制后,利用目标真实合成孔径时间与目标方位向运动参数的关系结合相位历程一起进行参数估计。该方法只对目标相位进行拟合,计算量低,易于工程运用。仿真与实测数据验证了该方法的有效性。

基于数据矩阵的非圆相干信号完全解相关算法

提出了一种非圆相干信号完全解相关算法。不同于传统阵列信号中每次快拍形成一组数据矢量,该算法每次快拍形成一组数据矩阵。通过形成的数据矩阵,在矩阵内部实现虚拟平滑以达到解相干目的,通过数学证明,有该数据矩阵形成的信号相关矩阵可以等效成入射端信号为独立源时形成的信号相关矩阵,这样使得相干源之间得到完全解相关。该方法无孔径损失,可检测N-1个相干源(N为阵元个数)。计算机仿真验证了该方法的有效性和优越性。

基于数据矩阵重构的相干源波达方向共轭ESPRIT(C-SPRIT)估计方法

本文提出了一种相干源波达方向估计算法.该方法利用C-SPRIT思想,通过构造数据矩阵,使得无论是否存在相干信号,均能很好估计信号波达方向(DOA).传统的空间平滑技术通过子阵平滑来解决相干源DOA估计问题,但信号之间并没有完全解相干,孔径损失也很大,且最多只能估计2N/3个相干源(N为阵元数目).本文方法也采用空间平滑去相干的思想,但无孔径损失,信号之间完全解相关,提高了相干源DOA估计精度,并且能估计N-1个相干源,该方法利用ESPRIT数值求解进行角度估计,无需角度搜索,运算量小,计算机仿真验证了该方法的有效性和优越性.

波形分集阵列新体制雷达研究进展与展望

传统雷达存在主瓣欺骗式干扰难抑制、距离模糊杂波难分离等问题。一方面,由于增加了发射维自由度,波形分集阵列新体制的提出改变了雷达获取信息的方式。另一方面,通过灵活的系统设计和信号处理方法,增强了信息提取能力,在抗干扰、检测等方面比传统相控阵、MIMO雷达有明显的性能提升。该文总结了波形分集阵列雷达的国内外最新研究进展,分别从频率、时间和相位调制方式给出阵列分集体制的基本概念,并对波形分集阵列雷达的研究趋势进行了梳理。在现有基础理论和关键技术研究的基础上,验证波形分集阵列在提供目标新信息、增加系统额外可控自由度方面的优势,提升了新体制雷达的多维探测能力。

机载正侧视合成孔径雷达地面运动目标参数估计方法

针对距离向速度估计中存在的模糊问题,提出一种利用目标距离包络的走动轨迹,通过Radon变换技术来无模糊地估计距离向速度的方法.针对距离向加速度影响方位向速度估计问题,提出了利用目标多普勒参数来估计运动目标真实合成孔径时间,通过真实合成孔径时间与方位向速度的关系来确定目标方位向速度.该方法能很好估计方位向速度而不受距离加速度的影响.所提方法适合于单/多通道系统.仿真和实测数据验证了方法的有效性.

一种抑制严重非均匀杂波的机载MIMO-STAP方法

在机载MIMO雷达体制下,针对严重非均匀环境(包括斜视阵和前视阵近程段),提出了一种新的基于时域平滑的两级级联降维STAP方法,先后对杂波和孤立干扰进行抑制.第一级对少量独立同分布(IID)辅助样本进行平滑,用得到的所有样本估计杂波特性并用先时后空自适应级联处理器(称为mDT-SAP)中的3DT-SAP(简称3DT)方法进行抑制,第二级用待检测距离单元数据进行平滑估计孤立干扰特性并用3DT方法进行抑制.该方法克服了直接数据域(DDD)方法空时孔径损失大,误差鲁棒性差及没有充分利用统计信息的缺点,具有良好的性能.计算机仿真实验验证了其有效性和优越性.

频率分集阵雷达技术探讨

频率分集阵(Frequency Diverse Array,FDA)雷达不同天线单元的发射载频存在微小的差异,从而带来了发射方向图距离角度时间依赖的特性,这一特性提供了FDA雷达新的信息和信号处理灵活度,也带了新的技术问题。该文综述了FDA天线技术及雷达应用的相关研究进展,并重点从雷达系统理论与工程应用的角度,着重分析了相干FDA雷达和正交FDA雷达两种体制的技术特点,指出FDA雷达在抗干扰、抗模糊中的应用优势,梳理了FDA雷达技术的难点和研究方向。

基于小波稀疏表示的压缩感知SAR成像算法研究

高分辨大场景合成孔径雷达(SAR)成像给数据存储和传输系统带来沉重负担。该文对条带式体制下的SAR成像,提出基于场景方位向小波稀疏表示的压缩感知成像方法。该方法首先沿方位向进行随机稀疏采样得到降采样的原始数据,然后在距离向采用传统匹配滤波方法实现脉冲压缩处理,方位向则利用小波基作为场景散射系数的稀疏基,并通过求解最小l1范数优化问题重构方位向散射系数。所提算法在方位向严重降采样下仍能够实现无模糊的SAR成像,实测数据成像结果表明所提算法具有较好的有效性和一定的实用性。

前视阵频率分集雷达空时杂波特性研究

针对前视阵频率分集雷达,该文在其空时信号模型的基础上,详细分析了其杂波谱空时2维展宽特性和相位距离走动特性。杂波谱展宽特性表现为杂波谱时域和空域展宽,当步进频率较小并且阵元脉冲数不多时,杂波在空时2维平面展宽很小。相位距离走动只与距离、步进频率及脉冲重复频率有关;相位距离走动效应,导致距离模糊杂波在空域上的分离特性,将有利于距离模糊杂波的抑制。仿真实验验证了该文分析结果的正确性。

提高雷达机动目标检测性能的二维频率域匹配方法

增加目标信号的积累时间是提高雷达对微弱目标探测能力的主要方法.但是,对于高速运动目标,在长时间相参积累期间,目标回波信号容易产生距离徙动和多普勒走动,若不进行补偿,目标信号能量不能有效积累.传统基于keystone变换的方法仅适用于目标作匀速运动的情形,当目标作机动运动时,距离弯曲不能通过keystone变换进行校正.针对目标作匀加速运动,且高速目标存在多普勒模糊情况,本文提出一种二维匹配滤波新方法,该方法将脉冲压缩后的目标回波转换到距离-多普勒二维频率域,通过构造一补偿函数进行匹配滤波处理.该方法不需要知道目标运动速度参数,由目标径向速度引起的距离走动和径向加速度引起的距离弯曲均能得到很好的消除,另外,所提算法可以有效地利用快速傅里叶变换实现而无需进行插值操作,运算量小.仿真结果表明本文方法具有良好的高速机动目标积累检测性能.

机载多通道雷达DPCA误差补偿及稳健的杂波抑制

在实际的机载多通道雷达系统中,由于存在系统幅相误差和载机的非平稳运动,DPCA条件很难满足而导致杂波抑制性能下降.本文通过预滤波处理补偿了载机的运动误差,同时保证了运动目标信号的损失尽可能小,进而可以采用传统的自适应DPCA技术补偿系统的幅相误差.然而,当样本中存在强的运动目标时,自适应DPCA的权值估计偏差较大导致杂波抑制性能下降.针对该问题,从最大信噪比准则出发,提出了稳健的两通道自适应DPCA杂波抑制方法.在性能分析中,研究了预滤波对运动目标的影响,给出了预滤波后运动目标的相消曲线.最后通过实测数据和仿真目标实验,验证了本文方法的有效性.

弹载俯冲非正侧阵雷达杂波特性与抑制方法

相对于平飞运动雷达,俯冲运动垂直向下的运动分量会引入额外的多普勒频率,对杂波的空时分布特性产生重要影响。本文针对弹载俯冲非正侧阵雷达,提出了一种俯冲运动空时信号模型,首先推导了多普勒频率与空间角度的耦合关系的一般表达式,并详细分析了在实际的阵面几何配置情况下,俯冲运动雷达杂波的空时分布特性,相应提出了适于俯冲运动的基于参数模型和配准补偿(parameter model and registration compensation,PM-RC)的杂波抑制方法。最后通过弹载雷达建模仿真分析了俯冲运动对杂波空时特性的具体影响,并验证了杂波抑制方法的有效性。

基于幅相线性约束的自适应和差波束形成方法研究

阵列雷达自适应和差波束单脉冲测角面临信号对消、训练样本有限、波束保形及零点约束困难等问题.针对上述问题,本文提出基于幅相线性约束的自适应和差波束形成方法.该方法通过增加对主瓣临近角度的幅相线性约束条件,有效的克服和波束信号对消的现象;通过引入相位约束条件,使得差波束的在主瓣方向逼近静态差波束,具有良好的稳健性.同时通过合理的设计幅相约束条件实现了单脉冲和差波束测角二维解耦合.仿真实验验证了本文方法的有效性.

一种基于压缩感知的地面运动目标检测方法

针对实际非均匀环境空时自适应处理(STAP)难以获取足够独立同分布样本的问题,该文提出一种基于压缩感知的运动目标检测方法。该方法首先将待检测距离门的回波数据变换至2维频率域进行能量积累,并构造相应2维频率域的冗余字典,然后利用贝叶斯压缩感知技术提取若干强静止散射点谱峰,估计杂波谱能量支撑区,最后通过基于加权的最小l1范数优化模型实现杂波抑制与运动目标检测。理论分析及仿真实验结果表明该方法具有较高的角度和多普勒分辨率,并且在低信噪比情况下也可以获得良好的检测效果。

阵列信号降采样低秩矩阵的恢复方法

矩阵填充可以有效恢复阵列信号降采样数据,从而得到等效的全采样回波信号.然而,现有基于矩阵填充的阵列波达方向估计方法要求回波数据在不同快拍下随机选择采样序列,以满足采样数据的随机性.当部分阵元在整个观测时间内关闭或损坏时,上述方法将失效.因此,笔者提出了一种改进的降采样数据恢复方法,利用阵元间的相关特性,将单快拍下的信号矢量变换到一个等效的低秩矩阵,继而通过求解该矩阵的最小核范数,实现对缺失数据的有效估计.仿真结果表明,该方法可以有效恢复降采样数据,抑制噪声,提高波达方向的估计性能.

MIMO雷达的目标运动方向及速度估计

采用多个发射机单个阵列接收机的MIMO模型,利用目标对应于各发射机和接收机的速度矢量关系合成出目标运动方向上的速度.将目标运动方向上的速度矢量投影到接收机和目标的连线方向上估计出目标径向速度,并推导出估计性能公式.理论分析和仿真结果表明:MIMO雷达对速度的估计性能与目标、发射机和接收机形成的夹角有关,夹角越大,估计误差越小.

杂波环境下基于粒子滤波的微弱扩展目标检测前跟踪算法

针对杂波环境下微弱扩展目标的实时检测和跟踪问题,该文提出一种基于粒子滤波的检测前跟踪(TBD)算法。该算法以杆状物体作为研究对象,通过划分距离和方位上的单元格,提出了不同区域内含有Weibull杂波的量测模型。在TBD框架下,将二进制目标存在变量和目标形状参数加入到状态向量中,通过抽样得到散射点集合,并利用粒子滤波实现杂波环境下对扩展目标状态和形状参数的检测和估计。仿真实验表明,该算法具有较好的稳定性。