新的二维谱估计方法——参数加权法

提出了一种新的二维MUSIC方法。由于同时利用了矩阵的特征值和特征向量,其搜索(或求根)过程由2个一维过程组成,避开了二维谱峰搜索且无需配对。通过分析,证明该方法不存在兼并问题,阵元利用率较高。理论分析和仿真结果表明算法的有效性。

新的空时二维谱估计信号模型

针对现有空时二维谱估计算法在信号数增大时均不同程度出现性能上的恶化直至失败的问题,总结了目前通用的空时二维谱估计信号模型,提出了“时域副流形”的概念及相应的信号处理方法。该算法通过时域投影对信号进行预处理,先从时域上对信号进行粗分,从而以较小的代价换取大信号数情况下算法性能的改善。理论分析与仿真结果证明了算法的有效性。

一种解耦合二维MUSIC算法研究

针对目前多信号环境中信号的测频测向问题,利用非均匀时延,解开频率和信号到达角之间存在的耦合,在此基础上实现了解耦合的二维MUSIC算法。可同时测量信号频率和到达角,计算量小,并保持了MUSIC算法测量精度高的特点。仿真结果证明了该方法的有效性。

MUSIC算法谱峰间波谷定位问题研究

在MUSIC算法分辨力门限的分析过程中,两谱峰之间的波谷位置有着十分重要的意义。目前,这一波谷位置被经验性地确定于两信号参数的均值处,其理论证明尚未得见。对此,本文提供了两信号条件下MUSIC算法空间谱波谷位置的理论公式及证明。该结果表明,将波谷位置确定于信号参数均值处只是一种近似。计算机仿真结果表明了结论的正确性。

对辐射源的被动跟踪算法研究

讨论了对辐射源进行被动测向时 ,用扩展卡尔曼滤波进行目标跟踪 ,并对目标机动进行判断的方法。在判断目标机动的前提下 。

基于不确定集的稳健Capon波束形成算法性能分析

该文针对常规Capon波束形成易受期望信号导向矢量失配影响,研究了基于导向矢量误差不确定集的稳健Capon自适应波束形成算法。推导出期望信号导向矢量属于球形不确定集时的自适应权矢量近似闭式解,并由此进行性能评估,得到目标功率估计和输出信号干扰噪声比的近似表达式,从而明确了各种因素对性能的影响关系。计算机仿真结果证明了该文分析的合理性。

新体制天波超视距雷达的发展与研究

从天波超视距雷达的功能组成与特性出发,就当前天波超视距雷达在系统结构、信号处理等方面存在的问题进行了整理分析,提出了传统天波超视距雷达的改进方法与思路,总结了当前新体制天波超视距雷达的研究进展与热点,对比了两种MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)体制天波雷达特点,重点研究了基于多输入多输出(MIMO)体制与二维阵列的新体制天波超视距雷达,并对相应关键技术与解决方案进行了深入研究与分析,最后指出了其需要解决的问题与发展方向。

一种改进的OTHR自适应海杂波抑制方法

海杂波抑制严重限制天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)系统对低速舰船目标检测能力的主要原因之一。针对自适应海杂波抑制方法中当杂波与目标多普勒频率接近时存在目标谱峰分裂或目标谱峰偏移的问题,提出一种采用运动目标显示(moving target indication,MTI)与基于特征值分解的自适应杂波抑制相结合的改进的特征值分解(modified eigen-value decomposition,MEVD)海杂波抑制方法。该方法通过MTI滤波器抑制目标谱峰内杂波,之后通过自适应抑制方法抑制其他杂波,具有同时抑制一阶和高阶海杂波的能力,提高了目标信杂噪比,有助于提高OTHR对舰船目标的检测性能。理论分析、仿真实验和实测数据处理结果均验证了MEVD方法的有效性。

一种天波超视距雷达电离层相位污染联合校正方法

天波超视距雷达(OTHR)利用电离层的反射实现远距离探测。由于受到电离层时变因素的影响,在长相干积累时间条件下,回波谱会发生展宽,严重影响OTHR对舰船等低速目标的检测能力。针对OTHR回波受到电离层相位污染后正负Bragg展宽峰发生交叠的情况,该文提出了一种联合短时MUSIC变换(STMT)和改进相位梯度(PGA)法的校正方法(即ST_IPGA法)。该方法首先利用STMT变换得到相位污染的粗估计,对污染回波进行初步补偿;然后采用自适应滑窗滤波器提取纯净且完整的海杂波标校信号;最后利用改进的PGA法估计出剩余相位污染,对污染回波进行精确校正。理论分析和仿真结果表明该方法对于校正严重电离层相位污染导致的正负Bragg展宽峰发生交叠的情况具有明显的效果。

基于改进遗传算法的天波超视距雷达二维阵列稀疏优化设计

针对均匀矩形平面阵在2维阵天波超视距雷达(OTHR)工程应用时阵元数目庞大问题,该文提出利用改进遗传算法进行稀疏优化设计的解决办法。从波束赋形角度出发建立了稀疏矩形平面阵的布阵优化模型;以俯仰波束能分辨OTHR多模传播的波达角(DOA)为原则确定了遗传算法的初始种群;为避免遗传进化中出现早熟和随机漫游现象修正了适应度函数;为实现稀疏率精确控制改进了交叉和变异算子。仿真结果表明,该文算法不仅实现了稀疏率的精确控制,同时提高了优化性能。该文最后对2维稀疏阵列在OTHR工程应用时的可行性进行了分析,指出其应用条件和存在的技术难点,并给出了相应的解决方案。

一种改进的基于峰值信噪比-高阶奇异值分解的天波超视距雷达自适应海杂波抑制算法

天波超视距雷达(OTHR)舰船目标的检测性能受目标区海杂波的影响严重,准确且自适应的海杂波抑制效能对改善低可探测舰船目标的检测性能意义重大。该文针对基于高阶奇异值分解(HOSVD)的海杂波抑制算法非自适应机制的不足,通过引入峰值信噪比(PSNR),提出一种改进的基于PSNR-HOSVD的自适应算法。该算法仅利用第3等效模式展开矩阵的左奇异向量构造一个投影矩阵,相比于HOSVD算法,该文算法可有效降低计算复杂度,同时由于海杂波仅在第3等效模式展开矩阵的列空间中具有聚集特性,因此该文算法具有比HOSVD算法更好的海杂波抑制性能。实测数据处理结果表明,在电离层状态理想和非理想的情况下,该文PSNR-HOSVD自适应算法的性能均优于EVD自适应算法和HOSVD非自适应算法。

一种基于压缩感知的天波超视距雷达短时海杂波抑制方法

针对传统时域对消方法在短时条件下杂波重构精度低、抑制性能差的缺陷,该文提出一种基于压缩感知的天波雷达短时海杂波重构及抑制方法。首先对天波雷达短时回波模型进行了建模,在此基础上分析了利用压缩感知进行短时海杂波重构的合理性;其次分别从基于复冗余正弦字典的回波稀疏表示、基于降维字典的传感矩阵表示和基于改进的正交匹配追踪算法的杂波重构及抑制3个步骤对所提算法进行了详细阐述;最后进行了计算机仿真分析和实测数据验证。相关结果表明,在短时条件下,所提方法较传统时域对消方法和子空间类抑制方法具有较优的杂波抑制性能和工程应用价值。

MIMO天波雷达波形综合分析与改进

针对天波雷达应用背景及实际需求,详细分析了多输入-多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)天波雷达波形设计问题,对典型MIMO天波雷达波形的优缺点和适用探测任务进行了综合比较,并得出了部分波形之间的关系。为改善已有波形在多普勒容限、速度模糊和频率限制,提出了一种慢时间随机相位编码波形。相关结论和改进措施为MIMO天波超视距雷达信号理论研究、工程实现提供了参考。

天波超视距雷达探测弹道目标关键因素与技术研究

对于主动段弹道目标的监视预警,国外主要是依靠天基预警系统,但其造价昂贵、建设周期长、不便维护,不符合我国实际情况。为解决此问题,可利用现有天波超视距雷达进行弹道目标的监视预警。从分析弹道目标主动段高频雷达特性与对目标检测性能的影响入手,提出了影响天波雷达检测弹道目标时机的天线极化选择、频率选择、尾焰回波凝聚等关键因素,并指出相应的关键技术及解决方案,最后给出了相关问题的一些结论。

二维MUSIC算法分维处理及其阵列结构的研究

基于阵列接收信号相关矩阵特征结构的谱估计方法是信号参数测量的主要方法之一。随着应用研究的不断深入,对信号的二维参数进行测量的要求日益迫切。针对目前多信号环境下二维DOA参数测量问题,对二维MUSIC算法分维处理中的参数配对耦合问题进行了分析,得出了耦合阵列结构的特征,即二维MUSIC算法分维处理中,耦合的产生与否由阵列的横坐标矢量与纵坐标矢量的线性相关性决定。该特征表明,传统的平面阵列存在着较大的阵元冗余。在此基础上,提出了无冗余的配对阵列。同时,提出了解耦合的F型阵列结构和分维搜索方式,进一步减少二维参数测量的阵元冗余。与现有的二维DOA参数测量方法相比,在计算量、阵元利用率和测量精度等方面性能突出。通过仿真,表明了算法和阵列结构的有效性。

电离层和海态对天波雷达多普勒谱的影响

在Walsh海杂波模型的基础上,结合实测天波超视距雷达(over the horizon radar,OTHR)回波数据,同时考虑海面洋流、电离层垂直运动以及电离层非平稳性引起的相位污染的影响,提出了改进的OTHR海杂波模型。利用改进模型,从OTHR检测舰船速度盲区的角度深入分析了海态和电离层非平稳性对OTHR多普勒谱的影响。仿真数据和实测数据的对比说明了改进模型能够较好的模拟实测海杂波,得出的结论为选择最佳的OTHR工作参数和电离层传播信道提供了理论参考。

基于最坏情况下的稳健波束形成自适应方向图副瓣控制方法

针对最坏情况下性能优化的稳健自适应波束形成,提出一种自适应方向图的副瓣控制方法。该方法通过在副瓣任意区域设置多个二次不等式约束,对副瓣增益进行控制,从而可将方向图副瓣电平严格控制在期望值以下。该方法的优化模型可转化为凸二阶锥规划问题,利用内点法可有效求解实现。计算机仿真结果表明存在波束指向误差情况下,该方法既能获得指定的较低副瓣电平,又不带来干扰抑制性能的损失。

OTHR海杂波抑制典型方法综合性能评估

为在实际工程中实现海杂波抑制、发展新的OTHR海杂波抑制方法和提升短相干积累时间条件下OTHR舰船目标检测性能,建立了典型海杂波抑制方法统一模型及其与谱分析的关系,并对典型OTHR海杂波抑制方法进行了综合评估.主要从实现方式、输出信杂噪比(SCNR)、抑制与目标多普勒频率接近杂波能力、海杂波相关性要求、运算量与实现复杂度、应用限制等方面进行了比较与分析,为实际工程提供参考.

一种高能量发射效率MIMO天波雷达方案

为提高阵元空间多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)天波超视距雷达(Over-The-HorizonRadar,OTHR)发射天线辐射能量效率,提出了降维分时波束空间MIMO-OTHR方案,并在该方案下实现了发射自适应波束形成.该方案降低了不可见波束区发射能量,无方向图起伏过大问题,发射自由度降低较少,适合在多径杂波个数较多的背景下应用,且只需要简单的波束控制,易于工程实现.理论分析和仿真实验验证了该方案的有效性.

天波超视距雷达海杂波模型修正与特性分析

因受电离层调制影响,传统的高频海杂波模型难以全面描述天波超视距雷达海杂波的空域非均匀性和时域非平稳性。该文首先基于传统的Walsh高频海杂波模型分析了洋流的影响,提出电离层子反射面模型的概念,揭示了相干处理间隔内电离层对高频信号频谱的调制机理;然后通过建立电离层等效反射面,并将其分解为多个子反射面的方式,给出可以综合反映不同海态、不同电离层状态的天波超视距雷达海杂波修正模型。最后结合数学描述,利用该文修正模型反演分析了由电离层的空域非均匀、时域非平稳引起的典型高频海杂波多普勒偏移、展宽、分裂和多径复杂现象的实测数据多普勒谱,仿真与实测数据多普勒谱验证了所提修正模型的准确性与鲁棒性。