基于多普勒域补偿的车载雷达距离角度联合成像算法

高性能、高分辨率单快拍前视成像技术是赋能车载雷达发展的关键,但距离/多普勒走动问题会限制相干积分的实施,同时系统分辨率也往往受限于硬件参数难以提高。根据车载毫米波雷达时分多输入多输出(TDMMIMO)的前视成像体制,该文提出多普勒域补偿和点对点回波校正方法,完成多域信号解耦合,同时完成距离多普勒走动校正和多普勒解模糊。由于有限阵元数及强噪声干扰限制了传统单维度距离角度成像准确性,因此,该文提出一种基于改进贝叶斯匹配追踪方法(IBMP)的多域联合估计算法。该方法基于伯努利-高斯(BG)模型,在最大后验(MAP)准则约束下迭代更新估计参数和支撑域,实现了多维联合信号的高精度重构。仿真和实测结果表明该文方法能够有效解决距离走动问题,并提高雷达前视成像的角度分辨率,具有较强噪声鲁棒性。

多通道SAR频率多普勒域宽带长CPI STAP方法

在频率-多普勒域,提出了一种适合多通道SAR系统的宽带长CPI(Coherent Processing Intervals)STAP(Space Time Adaptive Processing)方法.该方法突破了传统STAP方法"距离走动不能超过一个距离分辨单元"的限制,能够适应运动目标沿时间维/空间维的跨距离单元走动,从而能够利用长的相干积累时间和长基线,其运动目标检测和速度估计性能远远优于传统的GMTI(Ground Moving Target Indication)方法.

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。

SAR信号在距离多普勒域和二维频域中的频谱分析

合成孔径雷达的回波信号是SAR成像等一系列处理的基础,通过对SAR信号频谱的分析有利于脉冲压缩即匹配滤波器的设计,SAR信号频谱是目前较为精确高效的成像算法如RDA、wKA、CSA的理论基础。通过对频谱的分析有利于SAR成像中距离徙动、多普勒模糊等问题的解决。重点分析、详细推导了SAR信号在距离多普勒域及二维频域中的频谱表达式,深刻理解傅里叶变换的本质作用;最后利用Matlab对单个点目标分别在零斜视角、非零斜视角下的接收信号特性进行仿真,理论和实验分析SAR信号在这两种域的频谱性能。

基于距离-多普勒域的电离层杂波极化抑制方法

斜投影极化滤波是高频地波雷达(high-frequency surface wave radar,HFSWR)抑制干扰的有效方法。分析了干扰估计误差对斜投影极化滤波器性能的影响,指出多普勒处理后的电离层杂波较处理之前具有更高的干噪比,在距离-多普勒域处理可获得更佳的估计精度和干扰抑制效果。提出一种基于距离-多普勒域的电离层杂波极化抑制方法,并使用实测数据对其处理效果进行验证。对某HFSWR实验系统实际录取的数据处理结果表明,电离层杂波干扰得到有效抑制,信干比改善可达15dB以上。

面向OTFS的时延-多普勒域信道估计方法综述

为了在高移动性场景中提供稳定可靠的通信服务,6G系统可考虑基于时延–多普勒(DD)域的正交时频空间(OTFS)作为其调制方案。OTFS通过将发送符号映射到DD域,再将其二维变换到时间–频率(TF)域,使所有发送符号具备获取时频全分集的潜力,有效提高了双选择性信道下的通信性能。由于DD域等效信道具有很多良好性质,现有OTFS信道估计方法大多在DD域完成。考虑实现思路的差异和算法应用场景的区别,已有面向OTFS的DD域信道估计方法被划分为3类并进行综述。最后总结分析了当前DD域信道估计方法的挑战及潜在解决思路。

6G新型时延多普勒通信范式:OTFS的技术优势、设计挑战、应用与前景

在未来的通信网络中,被广泛期待的第6代移动通信系统(The Sixth Generation of Mobile Communications System,6G)技术将面临诸多挑战,其中包括在高速移动场景下的超高可靠通信问题。正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术克服了传统通信系统在高速移动环境下多径和多普勒效应的影响,为实现6G超高可靠通信提供了新的可能性。该文首先介绍了OTFS的基本原理、数学模型、干扰与优势分析。然后,归纳分析了OTFS技术在同步、信道估计、信号检测技术上的研究现状。接着,从车联网、无人机、卫星通信、海洋通信4个典型应用场景分析了OTFS的应用趋势。最后,从降低多维匹配滤波器、相位解调和信道估计、硬件实现的复杂度和提高对时频资源的高度利用4个角度探讨了未来研究OTFS需要克服的困难和挑战。

基于Radon变换的SAR成像多普勒模糊估计

文中主要分析合成孔径雷达(SAR)成像的多普勒模糊及其估计。首先推导了SAR斜视角和距离-多普勒(RD)域线性距离徙动斜率间的关系,通过在RD域而不是在距离-脉冲时域(RA域)来估计回波轨迹。讨论了基于Radon变换的RD域估计多普勒模糊数的方法。仿真实验和星载RADARSAT实测数据验证了估计算法的正确性与合理性。

基于PSO-SLM算法的OTFS系统峰均比抑制

当正交时频空调制(Orthogonal Time-Frequency Space,OTFS)信号峰均比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)超过高功率放大器的线性范围时,会产生非线性失真,降低数据传输性能。为提高SLM算法抑制OTFS信号PAPR的性能,提出基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的选择性映射法(Selective Mapping,SLM)PSO-SLM。该方法使用PSO算法求得SLM算法中最优相位因子,并与时频信号点乘后经过海森堡变换求得时域信号,将时域信号发送至高功率放大器。仿真结果表明,PSO-SLM算法相对于传统算法具有更好的PAPR抑制性能。在互补累计函数为10-3时,PSO-SLM算法较传统SLM算法的PAPR降低了4.2 dB,并且不会对通信系统的误码率性能造成影响。所提出的算法提高了SLM算法对OTFS系统的PAPR抑制性能。

基于谱域光学多普勒层析技术的绝对速度测量

谱域光学多普勒层析(ODT)技术相对于传统的时域ODT技术,具有更快的成像速度和更大的测速动态范围。发展了基于谱域ODT技术的绝对速度测量方法,该方法综合运用多普勒频移和多普勒展宽信息实现多普勒夹角的确定,进而实现流体绝对速度的测量。给出了谱域ODT中计算多普勒频移和多普勒展宽的理论分析,并对毛细玻璃管内聚苯乙烯小球水溶液的流速进行了实际测量,实验结果和期望值能很好吻合。最后展示了该方法在老鼠脑部血管流速测量中的应用。

基于嵌入训练阵列的OTFS信道估计

正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制在快时变高多普勒信道中展现出良好的频谱利用率和显著的误码率性能优势。然而,传统的OTFS信道估计方法频谱效率较低,且无法应用于低轨卫星等具有高多普勒频偏的通信场景中。文章提出了基于嵌入训练(Training Embedded,TE)阵列的信道估计方法,利用训练阵列的完美自相关特性进行准确的信道估计,并提高了频谱效率。同时,针对低轨卫星通信高多普勒频偏的特性,本文利用快速傅里叶变换对路径的整数倍频偏进行估计,补偿并消除列相关相位偏移干扰,提升了低轨卫星通信场景下信道估计的准确度。仿真结果表明,所提方法在地面、低轨通信场景中均具有较高信道估计精度和频谱效率。

PolSAR有源假目标干扰的鉴别与对消

本文针对分时极化测量体制,研究了极化合成孔径雷达(PolSAR)有源假目标干扰的鉴别与对消问题.首先建立了真实雷达目标和有源假目标干扰的极化信号模型,指出了真实雷达目标和有源假目标干扰的极化特性差异.在此基础上,提出了一种在慢时间多普勒域进行有源假目标干扰鉴别和对消的原理和方法,并给出了抗有源假目标干扰的PolSAR成像的工程实现流程.仿真实验验证了该方法的有效性.

星载SAR成像处理算法综述

该文首先回顾了欧美等国家星载SAR卫星技术的发展历程及发展趋势,介绍了各国在轨卫星及未来卫星发射计划等相关情况,在此基础上对星载合成孔径雷达卫星成像处理算法进行了总结和分析。论文具体分析了各主要成像算法的优缺点并指出其适用范围和应用现状,进而阐述了星载合成孔径雷达成像处理算法的发展趋势,重点介绍了基于压缩感知理论和基于新模式的成像处理算法,并给出了仿真结果。

机载大斜视SAR实时成像处理

根据机载斜视SAR回波信号大距离走动小距离弯曲的特点,在时域校距离走动,这样距离和方位两维压缩可独立进行。距离走动校正由距离脉压时乘线性相位函数实现,同时采用鲁棒性较好的时域相关法和最大对比度法估计多普勒参数。该算法运算量小,编程容易,适合实时处理。对算法进行仿真,证明其在大斜视角下能精确成像。

基于广义似然比检验-动态规划的检测前跟踪算法

检测前跟踪(TBD)技术通过时间换取能量,可以有效提高微弱目标的检测和航迹处理性能.提出了一种距离多普勒域基于广义似然比检验-动态规划(GLRT-DP)的TBD算法.给出了目标回波信号模型,在此基础上,推导了基于二元复合假设检验的GLRT的TBD算法表达式,在把由表达式所得数据矩阵转换到离散距离多普勒域后,利用DP方法进行搜索寻优,实现所提算法的同时降低了运算量.利用虚警概率和检测概率对所提算法的性能进行了分析.通过仿真实验对所提算法进行了验证,实验结果表明:该算法对雷达微弱目标的检测性能优于传统TBD方法,可以有效实现低信噪比背景下微弱目标的检测和航迹处理.

基于斜投影算子的高频雷达窄波束形成方法

波束形成是高频雷达等系统分辨目标方位以及抗干扰的有效手段,常规的波束形成依赖增加阵列孔径实现更窄的波束.提出了一种不受阵列孔径限制的窄波束形成方法,该方法利用斜投影的零相移以及在干扰方向形成的深零陷,通过对宽波束方位内的干扰并行多次抑制,在波束指向周围形成零陷,合成输出窄波束.与传统波束形成相比,本方法具有波束宽度窄、旁瓣抑制比高的特点,尤其是小阵列孔径情况下仍可实现窄波束形成.经高频地波雷达距离-多普勒域实测数据的验证,表明该方法能够实现宽波束内目标的超分辨,并且剔除窄波束以外的电离层杂波,实现了常规波束内的杂波抑制和更为精细的方位分辨.

SAR成像处理中插值算法的比较研究

在SAR的回波数据的成像处理中,距离徙动是影响二维压缩成像聚焦效果的重要因素。因此距离徙动的校正是SAR成像过程中的关键。本文以机载正侧视点目标成像为例,对SAR回波中的距离徙动进行了分析,研究了3种插值方法:最近邻域近似法、拉格朗日插值法、sinc插值法在SAR成像中的应用。通过计算机仿真,分析了3种插值方法校正弯曲的效果,并对3种插值方法的运算量和成像结果进行了比较。结果表明要根据插值的精度和运算量的大小选择合适的插值方法。

高频地波雷达消除一阶海杂波对目标测距影响的方法

在强海杂波条件下的高频地波雷达中,由于相干积累所需的时间较长,并且由于信号带宽较窄、距离门较宽,所以无法得到目标在积累时间内的距离变化。为此,提出了一种在多普勒域进行滤波的方法,首先滤除一阶海杂波对目标回波的影响,然后利用Chirp-z变换和稀疏表示等办法来提高积累时间内的距离精度和分辨率。理论分析和仿真验证了该方法的可行性。

基于DNN的OTFS系统信号检测方法

近年来提出的正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)技术由于具有良好的多普勒频偏和时延适应性,在高动态通信场景下得到应用。目前该技术的信道状态信息(CSI)获取的主要方式,仍是传统的信道估计及其改进算法。对此,采用深度学习的方法估计CSI并直接恢复传输符号,使用基于抽头延迟线(Tapped Delay Line,TDL)信道模拟生成的数据离线训练深度学习模型,然后将该模型直接用于恢复在线传输的数据。仿真结果表明,在高频偏和多径效应下,基于深度学习的方法比传统方法更优,从而证明了在OTFS系统进行信道估计与信号检测中深度学习的前途。

基于导频辅助的OTFS载波同步技术

正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)是近年来被首次提出的一项新型调制技术,能够在高速移动等具有高多普勒的通信场景中工作。目前关于该技术的接收机算法研究,主要集中在信道状态信息已知时的均衡算法上,而针对此技术的同步算法并未得到充分研究。对此,在现有导频辅助的信道估计算法基础上,提出一种OTFS系统在时域的载波同步技术。所提方法在计算形式上具有易于硬件实现的特点,且仿真结果表明其误码率能够满足工作需要,从而证明了OTFS系统在调制域估偏,然后在时域进行纠偏的可行性。