基于矩阵填充的随机步进频雷达高分辨距离-多普勒谱稀疏恢复方法

随机步进频雷达通过合成大带宽,能在较低硬件复杂度下获得距离高分辨效果,同时由于其每个脉冲的载频随机捷变,因而具有强的抗干扰、电磁兼容能力,在复杂电磁环境高精度探测领域具有重要的应用价值。然而,由于其波形在时频域稀疏的感知形式,造成回波相参信息有所缺失,因而传统匹配滤波方法在估计高分辨距离-多普勒时会演化为欠定估计,导致估计谱中产生起伏高旁瓣,严重影响探测性能。为此,该文提出一种基于Hankel重构矩阵填充的随机步进频雷达高分辨距离-多普勒谱低旁瓣稀疏恢复方法。该方法采用低秩矩阵填充思想补全波形在时频域稀疏感知时造成的缺失采样,恢复目标连续相参信息,可以有效解决欠定估计问题。文章首先构建了随机步进频雷达的慢时间-载频(时-频)回波欠采样数据矩阵;然后,重构待恢复数据矩阵为双重Hankel型,并分析证明了矩阵满足低秩先验特性;最后,利用ADMM算法补全未采样时频数据,恢复相参信息,保证了高分辨距离-多普勒谱低旁瓣稀疏恢复。仿真和实测试验证明了该文所提方法的有效性和优越性。

基于深度学习的毫米波雷达手势识别实验教学设计

为了实现基于雷达传感器的人机交互,设计了一个基于深度学习的毫米波雷达手势识别实验。首先,该实验基于77 GHz的FMCW雷达,采集人体手部动作回波数据,并对回波数据进行帧差预处理,再利用多维FFT算法构建距离-速度-角度联合的多维特征融合数据谱图。然后,调用MATLAB中的深度学习工具箱,基于典型的VGG16网络,搭建了适用于多维特征数据提取和动作识别的3D-VGG16-NET网络。实验结果显示,该网络算法对手势的平均识别准确率达到99.38%。

多输入优化神经网络河流流量估计算法

针对传统模型在河流流量估计方面精度低、自适应能力差、易陷入局部最小值的问题,提出一种改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)优化反向传播(back propagation,BP)神经网络的算法,利用雷达采集的河流水位、断面积、流速对河流流量进行估计。针对麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)易陷入局部极值问题进行改进,通过莱维飞行对SSA初始个体优化,从而提高种群多样性;引入捕获繁衍机制至麻雀发现者中,以便麻雀个体能够最大程度搜索且提高其跳出局部最优的能力;使用基于适应度的差分变异算法对麻雀加入者进行优胜劣汰的选择,以提高流量估计的准确性和稳定性。使用云南河边水文站2022年6月和7月两个月的数据,搭建了ISSA-BP、SSA-BP和BP神经网络进行对比。实验结果表明,ISSA-BP较SSA-BP和BP平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别降低了25.5%和40.2%,证实了该算法在多特征值河流流量估计方面具有较好的可行性和性能。

基于单比特采样的FMCW-MIMO载频捷变雷达目标参数估计

单比特采样技术可以有效降低雷达系统的复杂度、成本和功耗,但往往会带来性能上的损失。为此,提出一种基于单比特采样的调频连续波-多输入多输出(FMCW-MIMO)载频捷变雷达系统。该系统选择FMCW作为基带信号,并加入捷变载频,有效提高了雷达分辨率。同时通过随机切换发射天线的方式以降低发射机的功率。该系统的接收端采用单比特量化器,大大降低了系统复杂度。针对单比特量化信号,利用凸优化算法找出目标的粗分辨率距离门,对同一粗分辨率距离门中的目标进行距离、速度和角度3个维度的网格细分,构建单比特稀疏重构问题模型,利用二进制软阈值迭代算法估计出目标的距离、速度以及角度信息参数。实验结果表明,该系统在降低系统复杂度的同时依然能够保证较好的目标探测性能。

基于双贪婪算法的捷变频雷达海杂波抑制技术研究

针对海杂波环境下捷变频雷达回波信号难以有效提取出目标信号并获取目标运动参数的问题,采用双贪婪算法对捷变频体制雷达的回波信号进行处理。通过牛顿正交匹配追踪(Newton Orthogonal Matching Pursuit,NOMP)算法对捷变频目标进行初始目标提取,在提取到目标信号后,基于矩阵填充思想采用最小秩近似的原子分解(Atomic Decomposition for Minimum Rank Approximation,ADMiRA)进行低秩矩阵算法优化,以此为主体框架进行迭代优化。通过球不变随机过程法产生相干K分布杂波进行仿真实验,验证了双贪婪算法具有良好的抗杂波性能,能够在杂波情况下较好地提取出目标信息。

Costas编码跳频宽带雷达信号测速技术研究

频率步进雷达固有的时延-多普勒耦合现象严重影响了运动目标的距离-速度二维联合分辨率.使用具有近似"图钉型"模糊图的跳频脉冲串信号可以消除时延-多普勒耦合,从而同时获得距离和速度的高分辨特性.本文首次推导了跳频脉冲串信号统一形式的模糊函数,分析了编码跳频信号的模糊性和分辨特性,并针对宽带信号下的高速目标提出了一种新的Costas编码跳频信号STRETCH处理方法,有效抑制了传统方法的高旁瓣问题.仿真实验表明Costas编码跳频信号具有较好的测速以及高分辨距离成像性能.

波形熵法在毫米波Costas跳频雷达运动补偿中的应用

Costas跳频信号是一种距离高分辨率的雷达信号 ,运动补偿是其实现距离高分辨率的核心技术 .本文采用波形熵法对这种信号的运动补偿进行了研究 ,并对波形熵的定义进行了优化 .仿真结果表明该方法可行 ,且对正交解调误差不敏感 ,有一定的抗噪性 .

线性调频雷达I/Q通道功能研究

分析了线性调频雷达的 I/ Q通道特性与功能 ,阐述了线性调频雷达可采用软件的方法来实现普通相干雷达中的 I/ Q正交通道功能 ,克服了模拟 I/ Q通道容易产生幅相不平衡的缺陷 .为简化线性调频雷达的通道结构进行了理论上的分析 ,并应用于实际工程中 。

随机混沌感知矩阵及其在成像雷达中的应用

根据压缩感知理论提出了一种适用于成像雷达的新算法,在成像目标分布满足稀疏性前提下,利用发射的随机混沌序列(SCS)形成卷积矩阵,然后通过随机行抽取构造随机感知矩阵(SCSM)。给出了完整的算法实现框架,从理论上证明了SCS的随机性和统计独立性以及SCSM的有限等距性(Restricted Isometry Property,RIP)。仿真结果验证了算法的有效性,同时分析了影响算法性能的主要因素。与匹配滤波法相比,所提算法重构误差小,输出旁瓣低。SCSM与其他随机矩阵具有相同的性能,然而,SCSM容易在硬件上实现,且更适用于要求保密性高和抗干扰能力强的场合。

超宽带线性调频雷达目标回波模型

超宽带雷达具有高分辩能力，它探测到复杂目标时，目标总的电磁散射是多散射中心的合成，回波信号不同于普通的窄带雷达回波。文中分析了在超宽带信号照射下的目标散射特性，得到超宽带雷达的一般模型。对于超宽带线性调频信号，给出了目标回波的仿真结果。

基于一种新型RBF网络的捷变频雷达频率预测技术

针对捷变频雷达的频率预测问题,提出了基于一种新型RBF网络的频率预测方法。该方法将频率预测问题等效为伪随机序列预测问题,并采用结合人工免疫聚类和进化规划的混合算法确定RBF网络的隐层参数。计算机仿真表明,采用这种方法设计的RBF网络预测器可以准确地预测捷变频码,是一种对抗捷变频雷达的有效方式。

基于FSK-PSK复合调制的弹载雷达抗转发干扰波形优化技术

针对弹载雷达波形易受末制导过程中转发干扰影响的问题,提出了一种基于频移键控(FSK)和相移键控(PSK)复合调制的抗干扰波形优化算法。分析了FSK-PSK复合调制信号的模型函数,在转发干扰模型基础上构建了脉内切片转发式干扰抑制模型,基于子脉冲正交性设计了基于交替方向乘子法(ADMM)的脉内PSK调制优化算法。仿真结果表明,与PSK信号相比,调制优化的FSK-PSK信号脉内子脉冲正交性提升约10 dB,能够有效抑制脉内转发干扰。

星载SAR等效斜视波数域算法的实现方法

等效斜视的波数域算法是一种适用于大距离徙动高分辨率星载合成孔径雷达成像的优化算法。该算法可以利用雷达发射信号的复制信号作为距离参考信号。由于该算法在频域插值,对插值精度要求高。多普勒参数的精度和加权处理对该算法的成像性能指标具有重要的影响。文中从距离参考函数、Stolt插值、多普勒参数估计和加权处理4个方面分析了等效斜视波数域算法的实现方法,并通过仿真测试对几种可能方法的成像质量指标进行了比较,实验结果验证了等效斜视波数域算法实现方法的有效性。

雷达频率捷变自适应系统评估

介绍了雷达频率捷变自适应技术的基本原理，提出了一种评估自适应频率捷变能力的性能指标，通过分析计算得到了一些有益的结论，对雷达频率捷变自适应系统设计具有一定的指导意义。

基于频域波形分析的调频步进雷达测距测速新方法

调频步进雷达存在时延-多普勒耦合,对目标测距测速造成严重的影响。在分析其多普勒性能的基础上,通过采样点位置得到目标的粗距离。然后,根据距离-速度耦合关系得到目标的粗速度,经过二次项补偿后再通过频域波形分析获得目标各散射点的真实距离。最后,通过解耦合得到目标精确速度。详细分析了这一解距离速度耦合的新方法,提出了基于频域波形分析法测距测速的具体步骤。仿真结果表明,这种方法在采样率较高和速度不模糊时具有较好的效果。

多自由度飞行目标动态建模及其散射特性分析

以实现飞行动目标的高效建模技术为目标,并结合仿真计算和微动特征分析的技术要求,给出飞行动目标及其微动电磁散射特征分析的系统方法,实现了多自由度飞行目标的运动建模,形成完整的飞行动目标高效建模技术。以直升机飞行为例展示动态建模效果,主旋翼和尾翼转动时,由直升机雷达回波信号时频分析得到的微多普勒结果与理论分析相吻合。

干扰频率捷变雷达方法的研究

根据目前频率捷变雷达在抗干扰方面存在的一些问题，阐述了干扰频率捷变雷达的方法。

基于多域参数的频率捷变雷达信号分选新方法

针对频率捷变雷达信号分选准确率不高的问题,提出了一种新的频率捷变雷达信号分选算法。将频谱主峰图归一化中心矩和时频域能量分布归一化值构成相参特征向量,用SVM分类器实现自动分选。仿真结果表明,该方法在较低信噪比下仍能获得较为满意的分选准确率,当信噪比为5 d B时,信号分选准确率达到96.33%,验证了所提出方法的有效性。

捷变频雷达自适应抗干扰控制器设计

自适应定频是针对广谱干扰频谱存在频谱凹点和凹区这一特点的重要的抗干扰措施。基于单片机的定频控制器是在原有捷变频雷达系统的基础上进行的改进设计。文章详细介绍了控制器的工作原理、硬件组成及软件设计。该控制器以单片机为核心，通过频谱分析找出干扰频谱的凹点和凹区，然后控制磁控管以该凹点和凹区的频率进行定频工作，达到抗干扰的目的。

调频连续波雷达回波模拟

介绍了调频连续波雷达回波的动态模拟技术．应用时域延时变换成频域频移的处理方法，将调频连续波信号经移相器产生频移，并产生时延的回波．利用高度Ｈ 与调频信号调制周期Ｔ 的线性关系，通过测量Ｔ， 指示模拟的高度．该项技术可动态模拟导弹飞行高度。