双基地宽带成像雷达时间及调频率同步方法

双基地宽带成像雷达由于不同源会产生时间同步误差和调频率同步误差。针对这一问题,面向低成本、小型化雷达接收机设计同步方法。针对时间同步问题,提出了直达波触发的收发脉宽非一致时间同步方案,通过使用直达波触发接收窗启用时刻,同时增加接收窗长度和低通匹配滤波,以完成时间同步。针对调频率同步问题,提出了采用吕氏分布对调频率误差进行估计,进而进行补偿,以完成调频率同步。该时间及调频率同步方法基本不需要增加接收机硬件成本,可以适应小型化接收雷达需求。基于小型宽带雷达搭建室内的双基宽带雷达模型,实验实现了双基雷达同步以及数据采集、成像。实验结果验证了所提方法的有效性。

宽带复合双基地雷达舰船目标长度估计方法

舰船目标长度特征对舰船目标识别具有重要作用,该文提出一种基于宽带复合双基地雷达联合观测的舰船目标长度估计方法。该方法综合利用单/双基地雷达高分辨距离像(HRRPs)长度,结合双基地雷达-舰船之间的空间关系求解,实现了单次测量估计舰船目标的实际长度,并分析了各种误差因素和几何构型条件下的估计误差。典型场景动态仿真证明了所提方法的有效性,结果表明在高分辨距离像长度误差小于5%条件下,舰船目标长度估计误差小于5%,为舰船目标特征提取与识别提供了新思路。

非合作式双基地雷达系统设计与验证

非合作双基地雷达在目标探测的安全稳健等方面展现了优越的性能。本文首先从双基地雷达同步这一关键问题出发,分析合作和非合作双基地雷达的差异,推导非合作双基地雷达目标定位原理。进一步设计非合作双基地雷达系统,解决时空同步问题,提取直达波和目标散射波的特征参数,解析两者路径差、接收方位、俯仰等信息,最终求解目标接收距离,实现目标定位。雷达协同探测试验采用实测数据验证了非合作双基地技术体制的可行性,为目标探测定位提供了有效的方法。

基于平滑矩阵集优化的双基地MIMO雷达相干目标DOD和DOA联合估计

针对在进行相干目标测向时出现的协方差矩阵秩亏现象,双基地多输入多输出(MIMO)雷达探测相干目标会出现精度差、角度分辨率低等问题,提出一种基于分集平滑优化对相干目标波离方向角(DOD)和波达方向角(DOA)进行联合估计的算法。所提算法能通过分集平滑降维协方差矩阵,构造更有效的平滑矩阵集对相干目标进行联合角度估计。将发射阵列和接收阵列进行分集平滑并构建发射子矢量,计算其协方差矩阵;将每个发射子矢量的协方差矩阵进行平滑重构而后进行加权处理得到前向平滑矩阵;对前向平滑矩阵进行共轭翻转等变换后,得到前后向平滑矩阵,再对其进行奇异值(SVD)分解;利用降维多重信号分类(RD-MUSIC)算法对信号进行空间谱估计并实现DOD和DOA自动配对。所提算法有效提高双基地MIMO雷达对相干目标的测向性能,并通过实验证明所提算法的可行性。

空间微动多目标双基地雷达回波仿真方法

动态回波数据是研究空间微动多目标探测与识别的基础。基于散射中心模型研究了双基地雷达微动多目标回波仿真方法。首先,分别为各个空间微动目标建立相应的观测坐标系;然后,根据微动模型求解目标散射中心在观测坐标系下的位置,再将观测坐标系下的散射中心坐标转化到基准坐标系;最后,求解微动距离变化并结合双基地可视条件进行回波仿真。动态仿真和电磁计算仿真结果验证了所提方法的有效性,可以广泛应用于空间微动多目标成像、特征提取等多个领域的研究。

基于稀疏恢复的双基地机载雷达杂波抑制方法

基于杂波谱稀疏恢复(sparse recovery,SR)的空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)技术对训练样本个数要求低,适用于杂波非均匀环境。然而在双基地配置下,杂波脊不落在均匀网格点上,这将造成网格失配,严重影响SR-STAP方法性能。针对双基地机载雷达杂波的网格失配问题,提出了一种利用杂波脊先验信息划分非均匀网格的SR-STAP方法,所提方法首先由导航系统或参数估计方法获得待检测单元的杂波空时轨迹,然后根据杂波空时轨迹和均匀划分的空间频率确定初始归一化多普勒频率集合,接着根据可调参数更新归一化多普勒频率集合,最后构造对应的非均匀字典。所提方法可适用于任意双基地配置情况。仿真结果表明,应用非均匀字典的SR-STAP方法的杂波抑制性能较传统均匀字典有较大提升,并能在非理想条件下表现稳健。

机载双基地雷达杂波模拟方法及杂波特性分析

机载双基地雷达对目标进行探测时,不同的收发平台几何配置和相对运动状态会导致接收到的杂波信号存在较大差异,从而影响目标的检测结果,因此需要研究不同双基场景下的杂波特性。本文研究了机载双基地雷达杂波模拟方法,对杂波散射单元相对方位角、俯仰角等参数的计算提出了一种更具普适性的方法,在此基础上重点分析了机载双基地雷达几何配置、收发波束指向等因素对杂波特性的影响。最后通过仿真杂波的距离-多普勒二维分布验证了本文所提杂波模拟方法的有效性。

机载双基雷达波束域杂波抑制方法

阵元域杂波补偿和抑制算法在阵元数增加时运算量急剧增大,采用同时多波束接收的空域降维方案能够显著降低系统复杂度,但波束域的机载双基雷达杂波非平稳性给杂波抑制带来了很大的困难,且波束域的补偿方法目前没有相关研究。针对上述问题,本文提出了一种适用于波束域的机载双基雷达非平稳杂波抑制方法。通过构造一个距离空变插值矩阵,对不同距离门的回波数据做不同的插值处理,实现了波束域距离非平稳性补偿,针对补偿后的数据采用波束域空时自适应处理方法,在降低复杂度的同时实现了有效的杂波抑制。仿真实验验证了该方法的有效性和可行性。

基于降维变换的低复杂度双基地EMVS-MIMO雷达高分辨多维参数估计

针对当前算法在实现双基地电磁矢量传感器多输入多输出(electromagnetic vector sensors multiple input multiple output,EMVS-MIMO)雷达的多维参数估计时计算代价较高的问题,通过利用降维变换技术来实现低复杂度的角度参数和极化参数求解。针对阵列接收数据维度较大问题,通过设计相应的波束空间变换矩阵来实现对阵列接收数据的降维处理。针对算法本身的较高计算复杂度问题,采用低计算复杂度的平行因子分解算法。所提算法能够精确地实现对发射因子矩阵和接收因子矩阵的求解。同时,通过新的旋转不变关系构建新的估计信号参数,可以实现对发射/接收俯仰角的求解。进一步,发射/接收方位角、发射/接收极化角和发射/接收极化相位差的估计可以通过发射/接收空间响应矩阵的重构来实现。仿真实验结果表明,所提算法在降低计算复杂度的同时能够保持优越的多维参数估计性能。

双基地米波MIMO雷达低空目标俯仰维DOD和DOA联合估计方法

对于双基地米波多输入多输出(MIMO)雷达低空目标俯仰维测向场景,受多径效应影响,发射接收导向矢量因存在耦合现象而与噪声子空间失去正交性,导致以多重信号分类(MUSIC)为主的子空间类算法在该场景下不可用,而基于空间平滑预处理的子空间类算法由于阵列孔径损失存在角度估计精度不高的问题。为解决上述难题,建立了双基地米波MIMO雷达单目标和非相干多目标镜面反射信号模型,在信号模型数学变换和分析的基础上发现了一种仍旧与噪声子空间正交的导向矢量矩阵,然后利用新的导向矢量矩阵结合广义MUSIC和最大似然算法提出了双基地米波MIMO雷达低空目标俯仰维波离方向和波达方向联合估计方法,最后通过仿真验证了所提方法的有效性和俯仰维测向性能的优越性。

张量框架下双基地FDA-MIMO雷达参数估计算法

频控阵(Frequency Diversity Array,FDA)雷达于2006年由Antonik和Wicks提出.由于FDA雷达每个相邻的天线之间存在一个频率偏移,因此在发射阵列存在距离角度二维依赖性.而对于双基地频控阵多输入多输出(FDA-Multiple Input Multiple Output,FDA-MIMO)雷达而言,在导向矢量中耦合了波离方向、到达方向、距离(Direction Of Departure-Direction Of Arrival-range,DOD-DOA-range)三个信息,如何对三者信息进行解耦便成为研究的重点.本文针对双基地FDA-MIMO雷达的目标参数估计问题,提出了一个张量框架下的降维多重信号分类(Reduced-Dimension MUltiple SIgnal Classification,RD-MUSIC)的参数估计算法.首先,为了将发射阵列中的DOD和距离信息进行解耦,需要对发射阵列进行子阵的划分.紧接着利用高阶奇异值分解(High-Order-Singular Value Decomposition,HOSVD)算法获得信号子空间,并构建二维空间谱函数.其次,通过拉格朗日算法对空间谱进行降维,使其仅与DOA有关,从而得到DOA估计.然后利用子阵之间的频率增量来对DOD和距离信息进行解耦,同时消除相位模糊,最终得到与DOA估计自动匹配的DOD和距离估计.所提算法利用高维数据的多维结构提高了估计精度,同时能够有效地降低运算复杂度.数值实验证明了所提算法性能的优越性.

基于DB-YOLO的双基地雷达弱运动目标检测方法

非合作双基地雷达因其特殊的探测方式,致使回波中目标信噪比较低,特别是海上运动目标,在雷达扫描周期的帧与帧之间探测并不稳定,会对后续目标跟踪造成较大困难。本文首先采用低门限恒虚警率(CFAR)检测器将雷达距离-多普勒维和距离-方位维的检测结果匹配,得到相应掩码图,筛选出潜在的运动目标;然后提出一种融合多维特征信息的双主干YOLO(DB-YOLO),该网络采用双主干结构,同时提取动目标掩码图和其映射下相同尺度P显图的特征,并采用深度可分离卷积模块降低网络的模型参数。将该模型与Faster RCNN、YOLOv5及其常见变种YOLOv5-ConvNeXt进行对比,实验表明,DB-YOLO有效提高了目标检测性能并保证了推理速度,为非合作双基地雷达的目标跟踪奠定了基础。

空天双基地雷达海杂波建模与分析

空天双基地雷达作为一种新兴的天基雷达体制,发射机置于卫星上,接收机采用飞行器,极大地克服了传统单基地天基雷达空间传输损耗过大的问题,但其杂波特性更加复杂。对空天双基地雷达海杂波特性进行了分析,首先分析了空天双基地雷达的几何构型,然后基于海杂波双基散射系数和运动特性因素构建了海杂波空时数学模型,最后结合理论与仿真结果阐释了空天双基海杂波特性,为空天双基地雷达杂波抑制技术研究提供了参考。

隐身目标的双基地雷达探测技术

以F-117A作为典型的隐身目标,提出一种计算隐身目标双基地雷达探测区域的新方法。通过对指定的雷达警戒区域进行网格剖分,在不同的网格节点位置计算隐身目标的双站雷达散射截面,由双基地雷达方程出发,从能量角度得到雷达探测判定不等式,计算目标的雷达探测区域。给出了应用该方法的具体步骤,通过仿真实验证明了该算法的可行性。

双基地多普勒天气雷达探测能力分析

双基地多普勒天气雷达系统是由一个常规多普勒天气雷达和一个或多个远程被动低增益接收机共同组成,是大气风场探测领域的新技术之一。文中首先在瑞利散射假设的前提下,考虑了雷达波的偏振方向、散射体的空间位置等条件,推导了小球形粒子散射函数在双基地雷达系统中的表达形式,建立了双基地雷达气象方程,并将该方程应用于双基地雷达的探测能力、有效探测范围等方面分析,模拟计算了侧向散射能力和被动雷达回波功率在空间的分布变化,为探讨去除旁瓣影响提供了依据。通过分析证明了双基地雷达系统工作状态垂直偏振优于水平偏振的结论。在入射波为水平偏振情况下,高空探测好于低空,而垂直偏振情况则是低空的散射能力强。如果采用双线偏振发射体制,根据需要采用不同的偏振波组合,能够有效扩大双基地探测的范围和信息量。在水平偏振情况下较强回波区域在基线附近和被动雷达一侧的基线延长线周围。由于侧向散射强度低于后向散射强度,双基地雷达对于弱天气回波不太敏感,它的探测范围小于单基地雷达的探测范围。在双基地雷达探测中旁瓣污染是一个不容忽视的问题。文中对双基地雷达参数进行了模拟回波强度计算,并与实测回波资料进行了比较,两者较一致,存在差别的重要原因可能是被动接收天线的垂直变化影响。

双基地逆合成孔径雷达成像分析

在波数域对双基地逆合成孔径雷达(ISAR)模型进行分析。双基雷达ISAR的特殊性主要体现在双基地角和等效视线方位角这两个参数中。前者会影响径向波数的大小而后者会影响波数的方向。利用双基地角等值线将观测区域进行了分类。对各类区域内双基地角和等效视线方位角变化规律进行了讨论,从而可以确定各区域内的双基ISAR成像算法。仿真结果验证了分析的正确性。

一种双基地MIMO雷达快速多目标定位方法

该文研究了双基地MIMO雷达测向交叉多目标定位方法,提出了一种基于传播算子的双基地MIMO雷达快速多目标定位算法。该方法避免了一般子空间方法中占主要运算量的协方差矩阵估计和奇异值分解,不需要二维谱峰搜索,在保证二维方位角估计性能的基础上,降低了运算复杂度。利用矩阵的初等变换以及矩阵、矩阵特征值和特征值对应的特征向量三者之间的关系,该算法所估计二维方位角参数能自动配对,不需要额外的配对运算。最后仿真结果验证了该算法的有效性。

空间色噪声环境下基于时空结构的双基地MIMO雷达角度和多普勒频率联合估计方法

该文针对空间色噪声环境提出一种基于时空结构的双基地MIMO雷达角度和多普勒频率联合估计方法,并推导了基于时空结构时角度和多普勒频率估计的克拉美-罗界(CRB)。该方法在时域噪声为高斯白噪声的假设下,首先将不同时刻匹配滤波器输出进行互相关以消除空间色噪声的影响,然后将相邻时刻匹配滤波器输出的时间相位差作为时间旋转因子,采用ESPRIT方法估计目标的DOD(Direction Of Departure),DOA(Direction Of Arrival)和多普勒频率。该方法能够克服空间色噪声的影响,所估计参数自动配对且无阵列孔径损失,并且适用于发射和接收阵列不满足平移不变结构的情况。计算机仿真验证了该文所提方法的有效性。

电子战环境下双基地雷达对隐身目标的跟踪技术研究

针对电子干扰和隐身目标的威胁日趋恶化的趋势 ,本文研究了电子对抗环境下T/R R型双基地雷达如何运用数据融合实现对隐身目标的三维跟踪问题 .按照无 -弱—较强—强的干扰强度变化 ,提出了双基地雷达采取不同观测子集对隐身目标的跟踪技术 ,对不同干扰方式下双基地雷达对隐身目标的测量误差以及双基地雷达截面积的计算进行了讨论 ,建立了电子战环境下双基地雷达对隐身目标的测量模型 ,给出了几种典型情况下的计算机仿真结果 。

基于时频分析的双基地前向散射雷达侧影成像

介绍了双基地前向散射雷达侧影成像的原理 ,分析了该雷达回波中目标信号和杂波的时频特性 ,提出了利用小波分析剔除该雷达回波中杂波的方法 ,然后提出了利用时频分析估计目标径向运动参数的稳健的运动补偿算法 。