方位多波束弧形阵列SAR成像方法研究

弧形阵列合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)是一种广域观测的新体制微波成像系统,相比于线性阵列合成孔径雷达,弧形阵列SAR能够有效克服常规成像雷达前视、侧视、下视等观测视角单一的问题,弥补了常规成像模式的不足。方位多波束技术是星载合成孔径雷达系统获取高分辨宽覆盖测绘能力的重要技术途径。本文首先构建了多波束弧形阵列SAR系统的方位向多通道信号模型,并通过传统的方位多通道重建方法进行成像仿真,成像结果出现虚假目标,由于传统的多通道重建方法适用于大多数线性阵列,所以通过分析回波斜距的数学几何模型推导出了多波束弧形阵列SAR相比于线性阵列SAR多了一个附加相位,与弧形阵列天线结构相结合,附加相位由子孔径角度引起,因此方位多通道回波数据中相位误差是由多通道弧形阵列SAR的子孔径角度引起,从而导致多通道不均衡,所以传统的多通道重建方法不能够直接用于弧形阵列SAR的成像处理中,为了实现弧形阵列SAR系统的静止目标聚焦成像,提出了适用于弧形阵列SAR系统的方位多通道重建方法,在进行多通道重构和合并之前,对方位通道间的附加相位进行补偿,避免方位欠采样,然后根据弧形阵列方位多通道脉冲响应重构方位多通道数据,该方法可以很好的抑制了虚假目标,最后通过仿真实验验证了该方法的可行性。

强干扰与通道误差条件下弱信号DOA估计的实验研究

在实际测向系统中,当弱信号和强干扰空间临近时,空间谱测向系统仅能对强干扰进行波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计,弱信号DOA估计性能下降甚至失效。针对这一问题,研究了空间谱扩展噪声子空间算法结合通道幅相误差校正,在强干扰抑制条件下对弱信号进行DOA估计的方法。该方法对采样信号的噪声协方差进行去加权处理,并对空间谱扩展噪声子空间算法的空间谱导向矢量进行修正。基于通用软件无线电外设(Universal SoftwareRadioPeripheral,USRP)和印刷偶极子线形天线阵构建实验平台,实验结果证明空间谱扩展噪声子空间算法结合改进的通道幅相误差校正方法,能对临近干扰源进行空间谱抑制的同时,实现对弱信号的DOA估计。

可重构智能表面通信系统的离散相位误差分析

针对可重构智能表面(RIS)实际部署中理想连续相位难实现,造成的性能下降问题,提出一种包含离散相位误差的RIS辅助通信系统。基于三维统计型信道模型,推导该系统遍历容量的近似值表达式。对比理想连续相位的系统后,推导不同相位量化水平的容量损失。仿真验证了遍历容量近似值与蒙特卡罗仿真值能够匹配,同时表明使用一定精度(本文是3至4比特)的相位离散化方案足以逼近连续相位系统的遍历容量。这为RIS的低硬件成本和复杂度的实际应用提供了理论支撑。

The Performance Analysis of Traffic Channel Coding in Digital Trunking System

The encoding and decoding processes of traffic channel in digital trunking system are studied. On the basis of computer simulation, the BER (bit error ratio) with different RCPC decoding step is analyzed. As a result, the optimal RCPC decoding step is provided, which gives essential theoretical evidences for the implementation of digital trunking system.

卷积神经网络的被动测向通道相位校正方法

为提高被动测向的准确度,学者们提出多种相位补偿方法,并将其应用于各种接收机中,提出一种更实用的通道失配模型和一种基于卷积神经网络的被动测向通道相位校正方法(PDFCPC-CNN)。它可充分利用先验信息,实现射频信号通道的全相位和频率校正。为提高实际应用,使用通用软件无线电外设(USRP)接收的实验数据进行进一步验证。仿真结果表明,该方法可很好地应用于实践中。

基于相位误差估计的干涉仪测向算法

针对多基线相位干涉仪系统在工程应用中因测量误差导致的解模糊错误,进而出现测向跳区问题,提出一种基于相位误差估计的干涉仪测向算法。算法在相位差测量值的基础上估计不同通道的相位误差范围,确定不同基线解理论相位差区间,进一步反推理论入射角的区间,根据不同基线的理论入射角区间的交集解算模糊,算法充分考虑不同通道误差差异,提升了干涉仪系统的鲁棒性。仿真结果表明:在测量误差未超过系统误差估计范围时,可以达到100%解模糊正确率;在单通道失效,即测量误差超过系统误差估计范围时,测向有效率和解模糊正确率高于传统算法。

非协作通信中基于子阵方向图综合的信号分离方法

随着通信系统的不断发展完善,非协作通信需求在民用和军事领域内不断增加,大规模阵列因具有独特优势而得到广泛应用。庞大的天线数量导致系统复杂度和工程实现难度急剧升高,降低信号处理的实现难度具有重要意义。有鉴于此,提出了一种非协作通信场景下基于子阵方向图综合的信号分离方法,利用子空间算法完成盲信道参数的估计,通过迫零计算求解出符合要求的系数矩阵完成方向图的综合,实现信号的分离和干扰的抑制,同时可以完成幅相误差的校正。仿真结果证明了非协作通信过程中该方法实现信号分离的可行性和有效性。

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。

毫米波大规模MIMO系统联合稀疏混合预编码优化算法

为提高毫米波大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统频谱效率及误码率性能,提出了一种联合稀疏混合预编码优化算法.首先根据毫米波信道的角度稀疏特性重构波瓣信道,分别对每个波瓣子信道进行混合预编码优化设计;然后针对混合预编码设计中含有非凸约束的多元稀疏信号重建问题,利用数字预编码矩阵的隐含稀疏结构,设计波瓣内每个数据流模拟预编码的自有支撑集和共有支撑集;最后根据模拟预编码矩阵与数字预编码矩阵之间的相关性,联合优化设计模拟预编码和数字预编码矩阵.进行了计算复杂度分析以及仿真分析.结果表明:与OMP算法相比,文中算法计算复杂度降低了91%或93%;相较于SLD算法,文中算法的频谱效率性能提高、误码率性能更好.

基于回波数据的超高分辨率SAR通道相位误差估计与补偿

为提高SAR系统的距离分辨率,采用多通道合成的方法来提高信号带宽是当前采用的主要技术手段之一。针对多通道之间相位失配的问题,该文提出一种基于回波数据的通道相位误差估计与补偿方法。首先,建立通道相位误差的多项式模型,对通道内高阶误差进行估计和补偿;然后,在多通道合成的过程中对通道间残留的低阶误差再次进行估计和补偿。以压缩脉冲聚焦效果最优为目标,建立通道相位误差的最优化估计模型。该方法针对多通道合成的实际情况对误差估计与补偿的过程进行分解,并且数据处理中只需抽取少量回波数据作为样本,因而具有效率高、收敛速度快的优点。通过对八通道实际数据的处理和分析,验证了该方法的有效性。

基于方向图和多普勒相关系数的天基阵列SAR通道相位误差补偿方法

随着对地观测技术的发展,要求SAR系统能够同时实现高分辨率和宽测绘带,天基阵列多通道SAR结合数字波束形成(DBF)技术为解决该问题提供了很好的思路,但各个通道之间相位误差会很大程度上降低DBF的性能,常规通道误差补偿方法估计精度不足,应用场景受限。针对上述问题,该文提出一种基于方向图和多普勒相关系数的天基阵列SAR通道相位误差补偿方法,不仅利用天线方向图先验信息,还充分利用场景不同多普勒相关性信息,通过最小化天线方向图和多普勒的组合差异,实现对通道之间相位误差的估计。结合RADAR-SAT数据的仿真试验结果验证了该算法的有效性。

基于多波位杂波的通道相位误差估计方法

雷达的通道误差会影响杂波抑制效果和参数估计性能。为解决此问题,提出了一种针对机载扫描模式雷达的通道相位误差估计方法。首先对不同接收通道的杂波数据进行干涉处理,然后结合扫描角来求解通道相位误差。为了减小系统噪声影响,提高估计精度,选取主杂波内独立同分布的距离单元作为估计样本。另外,对多个波位的杂波求平均进一步降低了估计误差。机载雷达实测数据处理结果表明,该方法可以较好地补偿通道相位误差,并且可以显著提高系统的目标定位能力。

星载多波束天线通道误差特性分析及校准

针对星载多波束天线幅相误差对天线性能影响较大的问题,通过对多波束发射天线的射频通道在不同温度下的幅相特性进行试验测定,得到了通道幅相特性与温度的对应关系,发现不同通道的幅相特性与通道温度的关系曲线在给定温度区间内基本呈线性关系,且斜率基本一致,从而确定了对不同通道的幅相特性进行固定值补偿的校准策略.通过固定值补偿后,各通道的幅相特性曲线基本重合,从而消除了通道间幅相误差.进一步给出了提升温度一致性的措施,并设计了多波束发射天线的校准原理框图和校准流程图.结果表明:新的星载多波束天线幅相误差校准方法是有效的.

多径条件下基于辅助阵元的阵列幅相误差自校正

针对多径环境中均匀线阵(uniform linear array,ULA)的幅相误差的校正问题,在不破坏阵列幅相误差矩阵的前提下,提出了一种多径条件下基于辅助阵元的波达方向(direction of arrival,DOA)估计及幅相误差自校正算法。利用阵列平移的方法对相干信号进行解相干预处理,再利用辅助阵元依据子空间原理构建代阶函数实现相干信源的方位估计,进而对阵列幅相误差进行估计。计算机仿真结果表明,该算法对多径环境下的相干信源具有准确的方位估计与幅相误差自校正性能。

基于改进NLMS算法的通道校正技术研究

在电子侦察中,由于数字接收机通道中的放大器、混频器中的本振以及低通滤波器等器件的非理想性,造 成了接收机通道之间的幅相不平衡现象,极大地影响了无源测向的精度。本文在自适应滤波理论的基础上,提出了一种基 于改进NLMS算法的自适应通道校正方法。改进的算法在无法得到信号先验信息的情况下,也能获得较快的收敛速度和较 小的失调量,完成通道校正过程。基于该算法的通道校正方法不需要参考信号,直接利用天线接收到的雷达信号完成自校 正过程。仿真结果表明,该方法能有效提高通道的幅相一致性,是一种较好的通道校正方法。

双基地高频地波SIAR通道幅相误差的自校准方法

该文针对多载频阵列发射、单天线接收的双基地高频地波SIAR,分析了通道幅相误差对空时二维超分辨的影响,研究了发射通道幅相误差的自校准方法。该方法利用直达波信号,将传统自校正算法中误差参数与目标参数的联合估计,转化为先估计误差参数再超分辨估计目标参数的级联处理,大大降低了计算量和时间损耗,操作简单且易于实现。该文对影响误差参数估计的因素及因应措施也作了讨论。计算机仿真验证了所提方法的有效性。

低信噪比的接收通道阵列幅相误差校正方法

针对低信噪比情况,建立了新的接收阵列误差模型,提出了一种改进单辅助源通道阵列幅相误差校正算法。该算法利用自相关矩阵对角线部分求解通道幅度误差,用最小二乘法对上三角部分求解通道相位误差。仿真结果表明:在低信噪比时,改进校正算法性能明显优于传统校正算法,在高信噪比时,2种算法残差均非常小。实验结果表明:利用改进的校正算法对综合孔径辐射计进行校正后所得的图像边界清晰、干扰较少,与实际亮温对应较好,明显优于采用传统校正算法进行校正后所得的图像。

多通道成像卫星误差校正方法研究

研究高速运动多通道成像卫星的误差校正问题,提出了利用地面角反射体回波数据进行阵列校正的新方法,该方法简单易行,校正效果良好,使得存在沿航向误差和通道幅相误差情况下卫星多通道成像成为可能。通过计算机仿真实验验证了方法的有效性。

一种电压比例精密测量方法

介绍了一种基于双通道数据采集的电压比例精密测量方法,分析了该测量系统的整体结构、工作原理和数据处理方法。本文将该方法用于NI公司的高速数字化仪PXI-5922,测试了其两个通道之间的电压比例测量误差,并对比直接测量和运用本方法之后的测量误差,结果表明该方法能够有效提高NI PXI-5922测量电压比例的准确度,可以改进仪器设备测量电压比例的准确度。用该方法设计的新型互感器校验仪不要求标准互感器与被测互感器的变比相同,且其准确度比采用微机技术的非平衡差动式校验仪有所提高。

基于多普勒域多通道的机载合成孔径雷达自聚焦算法

在多通道自聚焦(MCA)和傅里叶域多通道自聚焦(FMCA)的基础上,该文提出一种基于多普勒域多通道的机载合成孔径雷达自聚焦算法。该算法同样是直接在线性代数的理论框架下推导得到,能够在不迭代的情况下进行相位误差的估计和补偿以实现SAR图像的聚焦。该算法不像MCA和FMCA那样在图像域估计相位误差,而是在距离压缩方位多普勒域(方位未压缩)里进行相位误差估计。同时该算法不需要SAR成像场景中含有低散射区的假设,从而使其能够应用于条带模式SAR。不同情况下条带SAR数据的处理结果验证了该算法的有效性和可行性。