误差校正下外辐射雷达无源定位算法

针对多基外辐射源雷达定位中存在系统误差的问题,提出了一种基于到达角度(DOA)与到达时差(TDOA)的外辐射源雷达无源定位和系统误差校正算法。首先,该方法引入辅助变量对非线性的DOA和TDOA量测方程进行线性化,利用迭代加权最小二乘算法得到对目标位置和系统误差的联合估计;然后,利用辅助变量与目标位置的关联性,设计了一种关联最小二乘算法对初始估计值进行改进;最后,通过后验迭代估计进一步提高目标定位精度。仿真结果表明该算法能够有效地估计系统误差和目标状态。

面向外辐射源雷达发射站定位的合作无人机航迹规划方法研究

在广域未知环境中,外辐射源雷达机动部署常面临难以及时获取第三方发射站精确位置信息的难题。为此,该文提出一种基于合作无人机航迹规划的发射站定位方法。首先,利用单个无人机作为合作目标,建立2维场景下的定位模型和量测方程,并采用列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt, LM)算法进行解算。然后,构建融合Fisher信息和控制参数约束的优化函数,对无人机航迹进行动态规划,从而提高发射站定位的精度和方法的实用性。最后,仿真实验表明,在最大控制距离约束下,所提方法的定位结果优于直线航迹和经典优化航迹,最终发射站定位精度小于双基距离差量测标准差,能够满足外辐射源雷达系统目标探测定位的应用要求。

GNSS-R外辐射源雷达微弱目标回波盲检测方法

针对传统全球导航卫星系统反射(global navigation satellite system-reflected, GNSS-R)外辐射源雷达系统所采用的双通道配置结构在信号处理上运算量较大且在工程实现上硬件成本较高的问题,提出一种基于高阶循环累积量的单通道GNSS-R外辐射源雷达微弱目标回波盲检测方法。利用主成分分析方法将强直达波信号从单通道接收的混合信号中抽取出来;通过直达波信号的高阶循环频率估计出微弱回波信号的高阶循环频率;基于微弱回波信号高阶循环频率与其他信号不同的特性将其从单通道混合信号中提取出来,通过匹配滤波实现目标检测。实验结果表明,所提方法在没有先验信息的情况下能有效提取出微弱目标的回波信号,且与传统二维匹配滤波目标检测方法相比有更好的目标检测性能。

面向外辐射源雷达目标探测的非时变稀疏模型和深度展开网络实现方法

近年来,基于稀疏特征提取的目标探测方法成为了雷达领域的研究热点。基于正交频分复用调制的外辐射源雷达(简称“外源雷达”)由于发射波形不受控,一方面构建的稀疏模型会随未知发射波形时变,导致相应的目标探测方法计算量大;另一方面目标回波常常因被直达波等强杂波掩盖而面临探测困难。在此背景下,利用外源雷达的正交频分复用波形特点,使用导频位置处频域信道响应提出一种非时变稀疏模型。通过将稀疏模型求解的每一次迭代过程替代为一层神经网络,首次研究了基于深度展开网络的智能化外源雷达目标探测实现方法。仿真和实测数据结果表明:所提方法与传统杂波抑制方法在目标探测上性能相近,但有着更低的计算复杂度,且无需人工设计稀疏矩阵等稀疏模型求解参数。

基于多初级假设的FM广播外辐射源雷达网航迹起始算法

基于调频(FM)广播信号的外辐射源雷达有着检测概率低、虚警率高、量测精度差的特点,这给组网目标跟踪带来了极大挑战。一方面,较高的虚警率使计算量增加,组网算法的实时性受到考验;另一方面,检测概率低、方位角精度差造成冗余信息缺乏,量测关联与航迹起始变得困难。为解决这些问题,该文提出初级假设点和初级假设航迹的概念,以及基于此概念的FM广播外辐射源雷达网航迹起始算法。首先构造可能的低维关联假设,并解算出与其对应的初级假设点;随后关联不同时刻的初级假设点,形成多条可能的初级假设航迹;最后联合多场雷达网数据进行假设航迹判决,真实目标对应的初级假设航迹会得到确认,错误关联导致的虚假初级假设航迹会被剔除。相比于已有算法,所提算法有着更低的计算量,更快的航迹起始速度,仿真与实测结果均验证了所提算法的有效性。

基于改进ATPM-IMM算法的外辐射源雷达机动目标跟踪

针对外辐射源雷达进行机动目标跟踪时,现有的自适应交互式多模型(AIMM)算法难以达到高精确度跟踪的问题,提出一种基于改进的自适应转移概率交互式多模型(ATPM-IMM)的机动目标跟踪算法。该算法在ATPM-IMM算法的基础上增加了自适应控制窗,对转移概率矩阵进行再次修正,从而可根据目标的机动情况自适应切换机动模型,提高真实模型的匹配概率。仿真和实测数据结果表明,所提算法可有效提高外辐射源雷达进行机动目标跟踪的精确度。

一种LDLT分解的外辐射源雷达杂波抑制并行处理技术

随着机会照射源信号带宽越来越大,提升外辐射源雷达探测能力的同时导致杂波抑制的计算复杂度越来越大,杂波实时抑制已经成为外辐射源雷达面临的严峻挑战。针对该问题,设计了一种基于LDLT分解的扩展相消批处理算法(Extensive Cancellation Algorithm Batches,ECA-B)段间并行算法。基于图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)多线程并行处理技术并结合ECA-B各段相同子模块特性,通过分段并行处理提高ECA-B的时效性;针对传统ECA-B算法求逆过程中数据传输耗时问题,利用自相关矩阵共轭对称特性提出一种基于LDLT的并行迭代求逆方法,通过2个统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)核函数实现求逆处理,节省了矩阵求逆过程中数据传输的时间,进一步提升段间并行算法的实现效率。实验结果表明,与传统算法相比,提出的算法具有更高的时效性和有效性。

鲁棒自适应的机载外辐射源雷达多目标跟踪算法

针对未知杂波环境下机载外辐射源雷达的多目标跟踪问题,提出一种鲁棒自适应的标签多伯努利滤波器。首先基于标签多伯努利滤波器算法框架对多目标跟踪问题进行建模,然后针对目标新生参数、杂波参数以及目标检测概率未知的问题,提出采用量测驱动的目标新生模型和基于势均衡多目标多伯努利估计器的在线参数估计方法,最后考虑到机载外辐射源雷达量测的非线性,采用序贯蒙特卡罗方法对所提算法进行实现。实验结果表明,所提滤波器能够利用外辐射源量测准确估计多目标航迹,且在未知杂波环境下的性能可以逼近杂波参数已知的广义标签多伯努利滤波器,鲁棒性更好。

基于深度学习的DTMB外辐射源雷达参考信道估计

参考数据的纯度影响着地面数字广播多媒体(DTMB)外辐射源雷达的探测能力,而参考信道估计的精度是影响参考数据恢复的关键因素。针对此问题,文章将基于深度学习理论的信道估计方法引入外辐射源雷达参考信道估计过程。利用自回归模型对参考信道进行建模,并搭建参考信道估计网络。通过迭代训练后,估计得到参考信道响应。相比于传统算法,基于深度学习的参考信道估计精度得到有效提升,改善了雷达的探测性能。

一种多频外辐射源雷达信号相参处理方法

拓展照射源个数,增加可利用的信号功率以改善系统的检测性能,是外辐射源雷达的一个重要发展方向.本文以调频广播外辐射源雷达为背景,研究了基于多个电台信号的多频外辐射源雷达相参处理技术.从信号模型出发,推导了各匹配输出的表达式,分析了各信号间的相位关系及影响信号相参合成的各种因素;信号处理过程中进行相位补偿,实现了多信号的相参合成;最后对系统在距离分辨、杂波抑制、检测信噪比等方面获得的性能改善进行了讨论;仿真结果验证了理论分析的正确性,对进一步提升外辐射源雷达的系统性能具有重要的参考意义.

基于CMMB的外辐射源雷达信号模糊函数分析与处理

根据中国移动多媒体广播(CMMB)信号结构,该文分析了该信号作为雷达辐射源的模糊函数特性,研究了副峰产生的机理,并与欧洲数字视频地面广播(DVB-T)信号特性做了比对;针对因循环前缀引起的模糊函数副峰和同步信号引起的多普勒模糊带对目标探测产生的不利影响,提出了副峰抑制的方法。仿真和实测结果验证了文中副峰产生机理分析的正确性,同时所采用的方法能有效抑制模糊副峰,为目标探测奠定了基础。

多调频广播外辐射源雷达波形综合的相位补偿方法

利用多电台信号提高探测性能是外辐射源雷达的一个重要发展趋势,该文研究了多调频广播(FM)外辐射源雷达高距离分辨率信号综合的相位补偿方法。首先介绍多调频广播信号接收模型,并分析单个FM广播接收信号的相位对高距离分辨率信号综合的影响,然后提出两种相位补偿方法用以自适应调整接收信号相位,从而达到最佳的信号综合效果。该文不仅理论阐述了方法的内在机理,而且仿真验证了在所述相位补偿方法的基础上通过多FM广播信号综合能够成功分辨距离紧邻的目标。

外辐射源雷达互模糊函数的两种快速算法

针对外辐射源雷达(无源雷达、被动雷达)利用互模糊函数测量时延差和多普勒频移的运算量大,直接计算难以满足系统实时性要求的问题,本文提出了外辐射源雷达互模糊函数的两种快速算法:分级抽取FFT算法和预加权分级抽取FFT算法.分级抽取FFT算法降低了抗混叠滤波器的阶数,明显地节省了计算量和存储量;预加权分级抽取FFT算法使第一级滤波的乘法运算在时延的循环外进行,进一步提高了计算效率,代价是存储量有所增加.实测结果表明本文所提两种快速算法有效地提高了计算效率.

中国移动多媒体广播外辐射源雷达参考信号获取方法研究

该文结合中国移动多媒体广播(CMMB)信号的特殊结构,提出了两种CMMB外辐射源雷达参考信号获取方法,即基于CMMB同步信号的自适应滤波提纯算法与利用CMMB调制解调理论的参考信号重构算法。首先给出了两种算法的具体处理流程;接着通过计算机仿真重点分析比较了两种算法的性能,利用实测处理验证了重构算法的有效性。研究表明基于参考信号重构的提纯方法能有效地消除参考信号中的噪声干扰和多径干扰,具有获取参考信号纯度高、算法稳健等优点。

WiFi外辐射源雷达参考信号重构及其对探测性能影响研究

利用Wi Fi(Wireless Fidelity)信号作为外辐射源进行探测可获得较好的性能,然而Wi Fi信号本身及其应用环境的复杂性又决定了其参考信号获取的难度。该文分析了利用Wi Fi信号进行探测的特点,探讨了参考信号获取的不同方式,针对典型Wi Fi信号结构,提出了与Wi Fi无源探测相适应的参考信号重构方法,并结合接收信号的信噪比分析了参考信号重构质量对探测性能的影响。研究表明,参考信道所接收信号的信噪比越高,其解调误比特率越低,重构后的参考信号对于杂波抑制性能越好,其模糊函数噪声基底也越低,越有利于目标探测。同时,针对接收信号中的非监测信号成分所产生的虚假目标"重影",提出了基于重构的参考信号修正方法进行消除。仿真分析表明了以上处理方法对参考信号获取的有效性。

全球性数字广播高频外辐射源雷达参考信号重构

外辐射源雷达通过直达波提纯来获取雷达参考信号,且参考信号的纯净程度直接决定着雷达探测性能的好坏。针对全球性数字广播(digital radio mondiale,DRM)信号的特殊结构,提出通过重构发射信号来生成雷达参考信号的方法。首先基于DRM信号调制解调理论介绍了重构算法流程,然后通过实测数据处理验证了重构性能,最后分别从模糊函数性能与杂波抑制能力两方面定量研究了解调误码率对雷达探测性能的影响。仿真与实测结果均表明,通过本文所提重构算法能够获得良好的雷达参考信号,为目标探测提供必备条件。

多调频广播外辐射源雷达目标探测实验研究

该文针对单调频广播外辐射源雷达面临的带宽时变及RCS闪烁等问题,研究了多调频信号联合探测的实验方案,并利用武汉大学研制的多调频外辐射源雷达系统开展了外场实验验证。首先,阐述了多调频广播外辐射源雷达的工作原理。然后,分析了多调频广播信号特性,论证了利用多调频信号联合探测的必要性和优越性。最后,重点展示了实测数据的处理结果。研究表明:多调频探测方案能大幅提高目标检测概率,提升调频外辐射源雷达探测稳健性,外场实验验证了该方案的可行性。

基于DRM数字调幅广播的高频外辐射源雷达实验研究

该文介绍了利用新近研制的全数字主被动一体化高频地波雷达系统,开展我国首次基于DRM(Digital Radio Mondiale)数字调幅广播的高频外辐射源雷达(HF Passive Bistatic Radar,HFPBR)实验研究的情况。论述了该体制雷达的理论、关键技术、探测设备和外场实验,给出了不同条件下(包括地波模式、天波模式、天地波混合传播模式)的典型探测结果,在国际上首次从实验上证实了利用DRM广播信号实现超视距无源探测的技术可行性,为该探测技术的发展奠定了理论与实验基础。

一种高效的外辐射源雷达高径向速度目标实时检测方法

外辐射源雷达中传统的2维相干积累(模糊函数)运算量大,难以实时实现,且积累时间内高径向速度目标会出现距离徙动现象,导致信噪比下降,降低了系统的弱目标检测能力。该文采用外辐射源雷达中一种快速实时相干积累方法,利用2维分时滤波的原理,即通过信号分段处理,段内为快时间,段间为慢时间,沿快时间匹配滤波及沿慢时间通过FFT获取多普勒信息,实现相干积累检测的实时处理方法,并且给出一种适合实际应用的分段方案;在此基础上,通过keystone变换校正了高径向速度目标的距离徙动,提高了微弱目标的检测能力。算法计算效率高,较现有方法实时处理能力强,且校正过程中信号能量损失很小,是一种高效、可实时实现的高速目标检测方法。文中对积累及徙动校正的实时能力进行了分析。基于DTTB数字电视信号的仿真及实际数据分析表明,该文算法可在保证处理增益的前提下,满足相干积累及徙动校正的实时处理需求。

数字电视外辐射源雷达多旋翼无人机微多普勒效应实验研究

该文论述了利用数字电视外辐射源雷达开展多旋翼无人机微多普勒效应实验的研究结果。首先建立了双基地外辐射源雷达无人机微动信号模型,接着简要阐述了微动信号提取的相关关键技术,最后重点介绍了实验开展情况,包括实验场景配置、无人机微多普勒效应实验典型结果与分析。实验结果与无人机运动参数的理论分析相符合,证实了利用数字电视外辐射源雷达实现多旋翼无人机微多普勒效应探测的技术可行性。