舰载一体化雷达电子对抗系统无源侦察引导效能研究

针对无源侦察引导效能的提升问题,通过对无源探测引导概率模型的建立和仿真,得出一体化引导探测中不同脉冲积累数对引导效能的影响;从作战使用角度出发,提出了一体化雷达电子对抗系统无源引导探测效能优化的方法并进行仿真计算,研究结论可作为舰载一体化雷达电子对抗系统射频资源综合调度的依据,对指挥员进行预警探测决策具有现实指导意义。

基于蝙蝠算法的舰载一体化雷达电子对抗资源调度

舰载一体化雷达电子对抗系统作为全新的信息系统,射频资源调度是其作战效能充分发挥的关键,运用蝙蝠算法,以单舰对空作战为例,以"作战步骤"为衔接,建立了"目标—射频资源"分配策略,定义了多目标多任务射频资源调度模型,并进行仿真计算,资源调度优化结果符合单舰对空作战基本原则,对舰载雷达电子对抗一体化资源调度具有实际指导作用。

一体化雷达视频综合采集系统的设计与实现

针对雷达视频信号采集中存在的通道数量多、数据率高以及硬件平台多样化等问题,设计实现了一种可重构的一体化雷达视频综合采集系统.该系统以FPGA为核心,实现了一部雷达中相互独立的多路雷达视频指令信号的统一接入与一体化采集,通过LVDS接口将采集到的数据统一发送至数字收发平台,输出数据速率达到7.2 Gb/s;同时利用FPGA的可重构特性,设计了以ARM作为主控核心的重构器,在不改变硬件平台的情况下,实现了多种型号雷达视频信号采集系统的平滑兼容.测试结果表明,本系统采集的数据具有较高的准确性,并且平台扩展性较好,可以为多种型号雷达的多种视频信号的一体化采集提供统一平台.

舰用近程反导系统中一种新型反导搜索跟踪一体化雷达

相控阵体制雷达解决了大功率发射问题。有源相控阵天线对雷达扫描空域内的目标均能实现边搜索边跟踪和跟踪加搜索的工作方式,满足了未来海战中舰用近程反导系统的要求。介绍了舰用近程反导搜索雷达的现状,阐述了新型反导搜索跟踪一体化雷达的工作原理和组成。

基于NOMA-OFDM的雷达通信一体化波形设计

针对基于正交频分复用的雷达通信一体化波形设计中,通信信息的随机性会影响雷达性能以及过高峰均包络比(PAPR)可能导致信号在射频端出现严重失真的问题,文中提出了利用非正交多址将雷达信号与通信信号在功率域中分开,以降低通信信息随机性对雷达性能的影响,并利用主动星座图扩展(ACE)对叠加信号进行PAPR抑制的波形设计方法。首先,分析了传统功率分配原则导致叠加星座出现混叠的原因,并给出在不同调制阶数的最佳功率分配;其次,从理论上分析了ACE技术对叠加信号进行PAPR抑制的可行性;最后,仿真结果表明,在不同调制方式和不同信噪比下,当功率分配最佳时能同时达成雷达信号高检测率和通信符号最低误码率。ACE技术的使用同时保证了优良的雷达性能和通信端的低误码率,对叠加信号的PAPR有较好的抑制效果。

NC-OFDM雷达通信一体化设计

雷达通信一体化有利于提高设备硬件资源利用率和频谱利用率,已成为近年来的研究热点。针对目前频谱资源稀缺的情况,结合认知无线电的概念,提出了基于非连续正交频分复用(NC-OFDM)的雷达通信一体化设计,对NC-OFDM雷达通信一体化信号测量目标特征进行了距离及速度的估计,并对基于NC-OFDM雷达通信一体化信号模糊函数、雷达成像的距离分辨率和方位分辨率、自相关性及误码率进行了分析,同时,选取互信息作为指标,利用优化算法进行波形设计。仿真结果表明,NC-OFDM雷达通信一体化信号具有较好的雷达探测性能和更为优良的无线通信性能。

GDS-MIMO-OFDM雷达通信一体化波形设计

针对正交频分复用(OFDM)雷达通信一体化波形存在的通信速率较低、自相关旁瓣较高的问题,提出了一种基于Gold码扩频的多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)雷达通信一体化波形。将MIMO-OFDM与扩频序列相结合,利用相关性较好的Gold码对通信信息进行扩频,再与OFDM脉冲符号进行调制,进而设计出一种既能提高通信速率又能改善雷达性能的一体化波形。仿真实验证明,较相同仿真条件下的Gold-OFDM、脉冲压缩-正交频分复用(PC-OFDM)一体化波形而言,所设计的一体化波形的通信速率能够倍数提高且可以在不影响通信性能的前提下降低信号模糊函数的旁瓣,从而改善一体化系统的雷达性能。

基于数据失真的雷达通信一体化OFDM波形设计方法

正交频分复用(OFDM)波形设计是实现雷达通信一体化的物理层关键技术之一。OFDM波形通常存在峰均功率比(PAPR)高,以及波形自相关旁瓣电平高的问题。该文针对现有联合降低PAPR和自相关旁瓣方法存在的通信速率下降问题,提出了一种基于数据失真的一体化波形设计方法。该文还将通信数据的误差矢量幅度作为优化目标之一,降低了数据失真引起的通信误码率。首先,构建了PAPR约束下最小化积分旁瓣比和误差矢量幅度的优化模型。其次,根据调制星座图特点,通过外围星座调制的数据失真和所有调制数据失真,将多目标高维非凸优化问题转化为两个单目标优化子问题,分别采取凸松弛操作和交替方向乘子法(ADMM)求解简化后的子问题,得到低积分旁瓣比波形和PAPR约束下的低误差矢量幅度波形。仿真结果表明该方法设计的一体化波形可满足PAPR要求,同时具有良好的感知和通信性能。

无人船的OFDM-LFM激光雷达通信一体化信号性能分析

为提高无人船的安全性、雷达目标探测精度和通信效率,提出一种在船舶间集成无线激光通信与激光雷达的正交频分复用-线性调频(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Linear Frequency Modulation,OFDM-LFM)一体化信号系统。运用比尔-朗伯定律、瑞利散射及菲涅耳公式对水面光学特性进行建模,分别考察了水面对光的吸收、散射以及水面起伏对光信号的影响。分析了16进制正交振幅调制(16-Quadrature Amplitude Modulation,16QAM)、正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)、二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)以及最小频移键控(MinimumShiftKeying,MSK)4种调制方式下系统的通信误码性能,并在确保一体化系统雷达速度分辨率的条件下,引入脉冲压缩技术来提升雷达的距离分辨率。仿真结果表明,无人船OFDM-LFM激光雷达通信一体化信号系统在BPSK调制方式下具有最优性能,其误码率在信噪比为8dB时可达到10^(-5)以下,优于传统连续相位调制(ContinuousPhaseModulation,CPM)下的OFDM-LFM系统3.5dB;一体化信号系统经过脉冲压缩处理后,具有5.9m的最佳距离分辨率和2.04081m/s的速度分辨率。

OTFS雷达通信一体化复用波形设计

随着无线通信技术的发展,雷达和通信频段逐渐相互重叠,使得雷达通信一体化成为了缓解频谱资源紧张的最好的实现方法之一。作为雷达通信一体化的主要载体之一,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的波形设计方法可分为两大类,一类是复用波形设计,另一类是共用波形设计。由于共用波形设计需要考虑雷达和通信性能之间的折中,且在雷达信号处理过程和通信接收端需要设计专门的处理流程,因此在频谱资源较为充足时,基于OFDM的复用波形设计比起共用设计优势更明显。由于OFDM对多普勒的敏感性高,基于OFDM的复用波形设计不适用于高速运动场景。针对这一问题,本文提出了一种基于正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)的雷达通信一体化复用波形设计。这种设计利用OTFS多普勒容忍性高的特点,可实现高速运动场景下的雷达通信一体化。鉴于OTFS的时延-多普勒域和雷达的快时间慢时间概念相似,本文采用多普勒复用的方法实现了一体化复用信号设计,并提出了该波形下的通信和雷达接收端的处理流程。通信接收端通过OTFS解调可实现高速通信,雷达接收端无须进行波形分离,可直接利用常规雷达信号处理流程完成目标信息的估计。本文通过仿真验证了所提一体化复用波形的可行性,同时通过仿真验证了所提波形在高速运动场景上,相比于OFDM体制复用波形在雷达目标参数估计和通信误码率上的优势。

基于极化-相位调制的雷达通信一体化波束方向图设计

为进一步实现雷达与通信系统的高效协同,提出一种基于极化相位联合调制的雷达通信一体化发射波束方向图设计方法。首先,通过正交子空间投影方法将权矢量投影至指定流形空间的零空间;然后,针对通信与探测权矢量的不同指标设计目标函数并通过优化算法求解,以实现通信信息的嵌入与极化控制;最后,添加人工噪声干扰以降低非通信方向对通信信息的截获概率。仿真结果表明所提方法可以实现极化调控和旁瓣约束,通信信号相比于已有方法具有更高的传输速率和抗截获概率。

Chirp-DS-BPSK雷达通信一体化波形设计

针对线性调频-二进制相移键控(Chirp-Binary Phase Shift Keying,Chirp-BPSK)雷达通信一体化信号存在模糊函数受通信数据严重影响的问题,分析了传统周期扩频、混沌序列扩频及Logistic映射混沌序列的自相关性能,设计了一种扩频信号与线性调频脉冲相结合的雷达通信一体化共用波形,即Chirp-DS-BPSK一体化信号。该一体化波形分别采用混沌序列和BPSK方式对通信数据进行直接序列扩频与调制,以线性调频信号作为载波,并采用脉冲成型滤波器来提高频谱利用率,降低脉压旁瓣。最后,通过仿真分析证明了所提波形具有良好的模糊函数特性和误码率性能。在扩频比为7的条件下,与传统的Chirp-BPSK波形相比,Chirp-DS-BPSK波形的脉压峰值旁瓣比降低了约2.69 dB,通信误码率下降约8.45 dB,表明Chirp-DS-BPSK比Chirp-BPSK更适合作为雷达通信一体化共用波形。

一种ZC-OFDM雷达干扰一体化波形设计与处理方法

雷达干扰一体化是优化射频资源、实现定向干扰的有效技术路径,雷达干扰一体化波形设计是雷达干扰一体化研究的重点。本文提出一种基于Zadoff-Chu序列和正交频分复用架构的雷达干扰一体化波形,研究了波形的设计与处理方法。波形以正交频分复用为调制方式、以时频分割复用为基本架构、通过Zadoff-Chu和Mersenne-Twister序列对频域子载波进行合理的分配和调制完成探测与干扰功能一体,在信号处理时采用先探干时频分离再脉冲压缩和相参处理的方式实现测距测速。理论分析和仿真试验表明,所提波形同时具备脉冲压缩主副瓣比大、多普勒容限强以及频率对准灵活、干扰随机性强的探干一体性能优点。

基于OPPERMANN序列扩频的雷达通信一体化波形设计

共享波形设计是雷达通信一体化系统最大化资源利用效率的关键。针对现有的一体化波形多址通信功能欠缺问题,设计了一种基于OPPERMANN序列扩频的雷达通信一体化波形。利用OPPERMANN序列对雷达脉冲信号进行加权,在子脉冲内调制多个下行链路用户的通信信号,并采用正交的OPPERMANN序列对不同用户的通信信号和雷达信号进行扩频,从而实现雷达与通信双重功能。理论分析和仿真实验表明,所设计的一体化波形使雷达和通信信号共享同一频带,不仅可以同时与多个下行链路的用户进行通信,还具有不同类型的模糊函数,可以满足雷达系统在目标探测和目标跟踪场景下的波形设计需求。

雷达通信一体化专题征文通知

现代军事和民用平台大都同时具备雷达与通信功能。传统的分立式设计增加了系统的体积、功耗和成本,并降低了系统的电磁兼容性能。雷达通信一体化设计能够让雷达和通信共享硬件平台,从而克服上述缺点。从技术趋势角度看,现有雷达与通信系统的硬件架构、信道特性以及信号处理方法已经十分接近,两者的结合乃至一体化已成必然趋势;从应用需求角度看,相当一部分5G-A/6G新兴应用需要进行雷达感知与通信联合设计,例如智慧工厂、智慧家庭等物联网应用,以及上述车联网、自动驾驶等智能交通应用。为高效利用频谱、功率等无线资源,并服务于多种新兴应用场景,雷达通信一体化被广泛认为是能够大幅提升资源利用率的一种低成本解决方案,受到了学术界和工业界的广泛关注。

雷达通信感知一体化研究综述

随着第五代移动通信技术的迅猛发展,军事和民用领域对于无线电频谱资源的需求不断增长。在这一时代背景下,雷达与通信的融合技术成为国内外学者关注的研究热点。对此,深入分析雷达通信一体化技术的发展现状,涵盖国内外的研究动态和技术进展。首先详细梳理雷达通信一体化技术的发展历程,阐释其在现代通信系统中的重要性及应用前景。其次,重点论述信号处理的一体化。最后,在分析现有成果的基础上,展望雷达通信一体化技术的未来走向。针对在推动雷达通信一体化技术商业化和实际应用中可能遇到的挑战,提出相应的解决策略和建议,为未来的研究和应用提供重要的思路和方向。

太赫兹频段OFDM一体化波形的雷达探测性能分析

传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和速度两方面分析和比较了太赫兹频段正交频分复用-16阶正交幅相调制-线调频(OFDM-16QAM-LFM)、正交频分复用-二进制相移键控-线调频(OFDM-BPSK-LFM)、正交频分复用-最小相移键控-线调频(OFDM-MSK-LFM)3种OFDM一体化波形的雷达探测性能。数值仿真结果表明,OFDM-16QAM-LFM波形在太赫兹频段的距离和速度探测性能良好,但PAPR过高;OFDM-BPSK-LFM、OFDM-MSK-LFM波形采用相位调制代替幅度-相位调制,保持恒定包络特性;OFDM-BPSK-LFM一体化波形的距离分辨力不会随着子载波数量增加而恶化,但速度分辨力随着子载波数量的增加而受到很大影响,不适宜用于高速运动状态下多目标的速度检测;OFDM-MSK-LFM波形可承载更多的子载波,适应复杂场景下的多载波雷达探测需求。本文方法为不同应用场景的一体化波形选择提供了参考。

线性调频和MSK雷达通信一体化波形设计

在通信领域,许多物联网设备对于信息传输速率的要求越来越高,导致无线通信相关的电子产品所使用的带宽越来越高,进而使得无线通信在工作频段上与雷达的使用频率出现了重叠。无线通信类的电子产品越来越多,因而未来电磁频谱会越来越紧张。对此,设计出一个一体化波形,使该波形同时具有雷达探测和无线通信功能是非常有价值的研究。文章将线性调频信号与最小频移键控(Minimum Shift Keying,MSK)调制相结合设计一体化波数学模型,通过研究其模糊函数和相干解调验证了一体化波形具有雷达和通信的良好工作性能。

用单站光电雷达一体化系统测量目标三维姿态

设计了单站光电雷达三维姿态测量系统,讨论了将该测量系统用于飞行目标三维姿态测量的可行性,研究了用该系统测量飞行姿态的原理、算法和误差项。依据选取的三维姿态解算算法确定了系统的关键技术指标,计算了系统对模拟目标的作用距离,并分析其三维姿态测量精度。分析结果表明,系统对模拟目标的作用距离不小于60 km,实时三维姿态测量总误差不大于120′。利用外场现有仪器的校飞试验进行了单站三维姿态解算实验,结果表明,利用单站光电雷达一体化测量系统来测量飞行目标的三维姿态信息方法切实可行,不但可提高仪器测晨的实时精度,而且可消除传统交汇测量法对布站的限制,提高了仪器使用效率。

基于频率调制的多载波Chirp信号雷达通信一体化研究

为了减少电子战平台的体积和电磁干扰,一种有效的途径就是实现雷达与通信的一体化。该文针对雷达通信一体化信号设计中存在的不兼容和互干扰问题,根据信号能量共享的原则,提出了基于频分准正交多载波Chirp信号的雷达通信一体化波形及其相应的系统实现方法。并采用宽带模糊函数对多载波一体化信号特性进行了详细分析,进一步研究了一体化信号的处理过程以及其系统性能。在均衡子载波准正交性和通信频谱效率下,通过理论分析和仿真结果表明在多载波频谱重叠率为20%的情况下,一体化信号能够满足雷达的常规探测,并且具有较低的误码特性。