基于MUSIC法的宽带分布式全相参雷达相参参数估计方法

宽带分布式全相参雷达具有高距离分辨力和高角度分辨力,可在实现对目标探测的同时获得更为精细的信息。其中,准确的相参参数是实现宽带全相参的关键。在远距离探测场景下,目标回波SNR较低,导致单部雷达无法探测到目标。如何在此情况下准确地估计相参参数,完成多部雷达相参合成,是分布式全相参雷达实现远距离探测的核心问题。本文首先建立了针对高速运动复杂目标的宽带Chirp去斜回波模型,并建立了相参参数的数学模型。然后,提出了基于MUSIC法的宽带分布式全相参雷达相参参数估计方法,通过估计观测目标的散射点个数、极点以及复幅度,重建宽带回波信号,并基于该无噪声重建信号估计相参参数。最后,利用仿真分析验证了本文提出方法在低SNR下的有效性。

基于频率步进的宽带分布式全相参雷达

系统时间同步是宽带分布式全相参雷达的核心问题之一,但现有的时间同步技术无法满足其同步精度需求.本研究基于频率步进信号提出了一种宽带分布式全相参雷达时间同步方法.分析了时间同步误差对系统相参性能的影响;提出了采用频率步进信号代替线性调频信号的时间同步方法.理论分析表明,该方法能够极大地减小时间同步误差对相参性能的影响,进而降低对时间同步精度的需求;通过仿真分析验证了本方法的有效性.

分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统设计与联合定位

单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息估计。首先,设计了基于互补格雷码发射波形的超宽带雷达系统,解决了同频段多台雷达同时工作互相干扰的问题;分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统包括3个雷达节点,并通过无线模块与数据处理中心通信。其次,提出了一种基于行为认知理论和模板匹配相结合的数据同步方法,通过识别各雷达数据中的相同运动状态来解决无线组网雷达慢时同步问题,摆脱了传统同步方法对硬件的苛刻要求。最后,提出基于Levenberg-Marquardt(L-M)最优化算法的雷达位置自估计和目标位置求解方法,实现了无先验雷达节点位置信息下的目标快速定位与跟踪。通过仿真分析与实验验证,该文设计的无线组网雷达系统可以实现目标二维定位与实时跟踪,雷达自身位置的估计精度优于0.06 m,对运动人体目标定位精度优于0.62 m。

基于CNN-Swin Transformer的分布式超宽带雷达人体动作识别

针对传统雷达人体动作识别方法中特征提取能力不足和上下文建模困难的问题,提出了一种结合卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)和Swin Transformer的网络模型,用于有效识别分布式脉冲超宽带雷达数据中的人体动作。通过多分支的CNN对多个雷达的多个谱图、雷达数据的幅度和相位等特征进行提取和融合,利用Swin Transformer模块的多层自注意力机制对生成的特征映射进行上下文建模,提取具有高级语义信息的特征。采用代尔夫特理工大学(Technische Universiteit Delft)公开的数据集进行5折交叉验证,结果表明所提方法能够有效识别9类连续人体动作,识别准确率达到98.2%。

分布式全相参雷达相干参数估计性能

针对部分收发共置的分布式全相参雷达,该文首先建立了"全发任意收"的混合结构,然后在发射多脉冲条件下推导了相干参数估计的克拉美-罗界(CRB)闭式解,研究了相干参数估计性能与收发天线数及脉冲数之间关系。结论表明:共置天线较分置天线能够获得更低的相干参数估计CRB,增加收发天线数或脉冲数,能够降低相干参数估计CRB。最后的仿真实验验证了研究结论的正确性。

基于分布式雷达的宽带脉冲三维测距机制及方法研究

针对脉冲雷达相位测距技术在相位解模糊和测量机理方面存在的局限性,该文提出一种基于分布式雷达的3维测距机制,建立分布式雷达3维测距信号模型。利用天线空间布局引起的序列相位差代替常规由序列脉冲累积引起的相位差,结合微波3维成像处理的基本原理,通过相干积累实现空中观测目标的3维测量和轨迹测量,并利用观测区域的目标空间稀疏分布特性,给出一种基于CLEAN的宽带脉冲雷达高精度3维测距方法。仿真验证和分析结果表明,该文设计的分布式雷达3维测距机制和方法不仅较好地避免了高动态远距离测量环境中的相位解模糊问题,而且还能快速获取观测目标的序列3维图像和位置信息,有效避免了传统单站脉冲相位测量体制只能实现1维测距的能力,为雷达测距应用提供一种新的方法与技术支撑。

基于相关法的分布式全相参雷达相干参数估计及相参性能

针对一般结构的分布式全相参雷达,研究了基于相关法的时延差和相位差估计性能以及输出信噪比增益(oSNRg)。首先分别建立多输入多输出(MIMO)模式和全相参(FC)模式下的信号模型。然后重点分析估计相位差时的相位模糊问题,并提出一种有效的解模糊方法。数值实验结果表明:当输入信噪比足够高时,相关法能够获得稳健的相干参数估计,且oSNRg接近理想值。

基于Kalman滤波的分布式全相参雷达相参参数估计方法

针对运动目标,提出了基于Kalman滤波的相参参数(时间差和相位差)估计方法,建立了雷达本地坐标系及目标本体坐标系,给出了目标的运动模型及相参参数的数学模型;提出了利用正交信号对相参参数进行估计的方法,通过对待估参数进行推导分析,建立了状态方程和量测方程,提出了利用Kalman滤波算法对相参参数测量值进行滤波以提高参数的估计精度;仿真分析验证了基于Kalman滤波的相参参数估计方法的有效性.

分布式全相参雷达相参性能分析

该文针对多脉冲发射协同结构的分布式全相参雷达,首先建立了全相参模式下的信号模型,然后推导了输出信噪比增益(o SNRg)的解析式,并基于相干参数估计的克拉美-罗界(CRB),利用多项式拟合,获得了o SNRg上界的数值解。结果表明:增加发射天线数或脉冲数能够提高o SNRg;而增加接收天线数能否提高o SNRg取决于输入信噪比大小,输入信噪比较大时则o SNRg随之提高,较小时反而随之下降。最后的仿真实验验证了研究结论的正确性。

分布式遥控雷达中基于宽带网的信息传输技术

提出了一种基于专用宽带网的分布式遥控雷达结构 ,介绍了目前宽带网的发展现状 ,论证了用宽带网传输雷达视频信号及其它相关信号的可行性 ,最后利用一个公用宽带局域网对信号传输的过程进行了仿真 。

分布式宽带相控阵雷达波束控制技术

介绍了宽带相控阵天线孔径渡越时间延时补偿原理,提出了一种分布式宽带大角度扫描相控阵天线阵面波束控制技术,该技术采用孔径渡越时间分级延时算法和高精度通道相位误差补偿。通过仿真和实测数据,证明了该技术可有效改善宽带相控阵雷达色散效应,得到性能与系统复杂度之间的平衡,并基于分布式分层求解波束运算控制系统实现了工程化应用。

分布式相参雷达LFM宽带去斜参数估计方法

宽带分布式相参雷达技术能够有效提升目标测量精度和识别性能,具有重要的研究价值。针对现有雷达装备一般不具有同时对正负调频率宽带线性调频信号进行去斜处理的能力,即在接收相参合成阶段无法通过正负调频率宽带去斜方式获取宽带信号发射相参所需延时相位值的问题,该文利用单元雷达与目标之间存在延时差,将单元雷达发射的宽带线性调频信号等效为目标信号,对接收信号进行互相关处理获取发射相参合成所需的参数值,通过建模和仿真实现接收相参和发射相参合成处理,并对飞机目标进行1发2收相参探测试验,获得了理想的试验结果。该方法具有估计精度高、运算量小和时实性好的优势,可应用于分布式相参雷达工程实现。

基于宽带网的分布式遥控雷达功能与信号分析

基于宽带网的分布式遥控雷达网系统模型,探讨了包括宽带网在内的各模块功能,重点分析了网内待传输的各种相关信号及其对速率的要求,初步论证了用宽带网对雷达进行遥控与处理的可行性。

基于分布式星群的全相参雷达低副瓣波束形成设计方法

不同于地面稀布阵相参阵列雷达,分布式星群平台具有高速运动特性,相应地全相参合成效率受限于星间的空时频同步误差、波束指向误差等系统误差约束。提出了一种基于分布式星群的全相参雷达低副瓣波束形成设计方法。首先,从星群系统规模、星间安全距离、远场条件、探测链路等因素入手推导了有效探测距离区间。接着,给出了同步误差、波束指向误差以及卫星高速运动特性对全相参合成效率的定量影响评估方法。最后,利用空时频多维联合方法实现了低副瓣稳健波束形成,可有效增加无模糊视场范围,适用于实际星群规模有限的应用场景。仿真结果验证了所提算法的有效性。

分布式超宽带雷达地震被困人员协同探测技术

针对震后在大面积废墟下快速准确检测与定位被困人员的需求,本论文提出了用分布式超宽带雷达探测地震被困人员的技术,主要包括对分布式超宽带雷达协同探测网络构建、超宽带雷达生命迹象探测算法、分布式雷达节点探测数据融合方法等3个方面进行研究,对多雷达干扰抑制、分布式雷达节点自定位、微弱生命迹象稳健探测、废墟穿透定位误差补偿等关键技术难题提供了设计方案,为完成分布式超宽带雷达系统的研制奠定了技术基础。

分布式多频带雷达数据融合目标高分辨分析方法

宽带雷达接收的目标散射回波提供了目标散射点的散射类型及距离高分辨。由于条件限制,很难获得宽带及超宽带回波数据。采用状态空间法融合不同频带下的雷达回波数据得到目标高分辨分析。仿真证明,该方法能够有效地利用多部不同频带雷达的回波来获得目标的散射特征,明显优于同条件下单部雷达所得到的结果。该方法提供了一种以多部窄带雷达等效获得宽带、超宽带雷达的可行方法。

天基分布式雷达相位估计与同步方法

分布式全相参雷达是一种新体制、颠覆性雷达技术,可将若干单元雷达进行信号处理级合成处理,实现N 3信噪比增益,可突破雷达功率孔径积的限制。由于星载平台雷达系统各单元间距较远,星间无线相位估计与同步则成为核心问题之一。本文建立分布式相位同步理论模型,通过对相位误差分析,提出一种循环往返式相位同步方式。相比于主-从相位同步方式,打破了分布式中心站限制,提高了系统抗干扰能力和算法稳健性。仿真结果证明了方法的有效性。

一种大基线分布雷达近场相参探测技术

大基线分布式孔径雷达探测近场目标时,由于各孔径对目标的观测角差异较大,雷达接收到的目标散射回波间的相参性差,难以对回波进行相参积累。本文首先研究了目标回波相参性与回波角度和雷达距离分辨率之间的关系;随后,在大基线分布式孔径雷达近场下,通过分辨单元精细刻画,将大散射点目标变为由若干个强散射点组成的“多目标”,进而分别对各强散射点回波进行相参积累;最后,进行仿真分析和试验。结果表明,目标散射回波在大观测角下的相参性得到有效改善,提高了检测信噪比得益,从而验证了本方法的正确性。

基于宽带网的雷达信号远程传输

以高性能警戒-引导雷达为模型,研究了适合雷达信号宽带远程传输的协议体系,重点对应用层协议进行了设计,并用Visual C++开发实现了专用通信软件。而后基于专门构建的宽带网络平台对软件进行了测试仿真。仿真结果表明其传输性能良好,可满足雷达信号宽带远程传输的要求。

基于分布式超宽带雷达回波的目标微动区间估计

目标微动区间估计是超宽带(Ultra-WideBand,UWB)雷达截获目标与目标跟踪门设计的关键。首先,给出UWB雷达的回波处理过程和目标检测方法;其次,针对多部UWB雷达协同,以协同的时钟同步性能为条件给出了目标回波包络前融合与包络后融合的目标微动区间估计方法;接着,利用HST-S1M型UWB雷达的实测数据,分析了目标回波包络前融合与包络后融合的信噪比提升性能,试验数据表明时钟同步性能对协同的信噪比提升有显著影响。当时钟同步误差小于0.2 ns时,采用包络前融合效果更好。最后,分别基于实测数据与仿真数据给出了目标微动区间估计结果。