基于脉间码型捷变波形的距离-多普勒二维干扰重构算法

密集假目标干扰通过在真实目标周围产生大量假目标,形成欺骗和压制双重干扰效果,严重影响雷达的目标探测能力。为此,该文提出一种基于脉间码型捷变波形的距离-多普勒二维干扰重构算法来抑制密集假目标干扰。该算法基于脉间码型捷变波形的距离选通性,在距离-多普勒域通过交替反演实现干扰和目标重构,并从回波中对消干扰来实现干扰剔除。首先,通过构造不同距离段的接收滤波器组来实现干扰和目标回波的分距离段处理;其次,采用联合失配滤波器组使各脉冲滤波输出的距离旁瓣结构近似相同,减小脉间码型捷变波形经脉冲多普勒处理后沿多普勒维的散布能量;然后,利用干扰和目标回波在不同距离-多普勒平面上的能量分布特性构造滤波矩阵;最后,通过交替反演实现干扰和目标的精准重构,进而实现密集假目标干扰的抑制。仿真结果表明,与传统方法相比,该文所提算法在干扰抑制和运行时间方面展现出优越的性能,显著提升了雷达在强干扰环境中的目标检测能力。

直升机载火控雷达抗干扰捷变波形优化算法

针对直升机载火控雷达面向抗干扰的捷变波形优化问题,基于奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)和循环算法提出了适用于多脉冲和短码长的捷变相位编码波形设计方法。本文首先通过构造具有目标区域低旁瓣模糊函数的带约束四次型优化问题,然后根据SVD分解将四次型转化为二次型,给出了迭代收敛的优化算法;同时在循环算法基础上给了一种四次型的循环迭代收敛算法。最后仿真结果表明,两种算法在设计捷变波形优化性能上接近,但SVD分解算法收敛速度更快,循环计算算法具有更高的运算速度。

捷变波形结合限幅法对抗距离假目标干扰研究

基于数字射频存储(DRFM)技术的有源欺骗干扰不断发展,而目前仍然未解决使用线性调频(LFM)脉冲雷达有效削弱此种欺骗干扰的影响。为此,本文提出一种捷变波形结合限幅法对抗距离假目标干扰。首先,捷变雷达发射一种随机脉冲初始相位(RPIP)波形,利用相邻2个周期内脉压信号的尖峰片段相位差,可估计出干扰信号滞后雷达发射信号的周期个数,为抗干扰方法提供必要的先验知识;然后,对不同周期内RPIP信号的调频率进行抖动处理,形成一种具有正交性的斜变−随机脉冲初始相位(SV-RPIP)波形,结合限幅法对抗距离假目标干扰。仿真结果显示,所提方法可以做到抑制干扰后的信干比,比抑制前改善了20 dB以上,说明本文方法可以有效地抑制较大功率的距离假目标干扰。

脉宽调频极性捷变波形相参处理能力分析

脉间捷变波形的匹配滤波响应存在差异,对地/海杂波等效为距离旁瓣调制(range sidelobe modulation,RSM),导致杂波抑制能力下降,甚至无法进行相参处理。针对线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号在带宽恒定前提下,改变脉宽和调频极性后具有主瓣宽度相同、旁瓣幅度起伏小的特点,对其模糊函数、峰值增益损失、单通道运动目标显示(moving target indicator,MTI)处理和空时处理性能进行分析。仿真结果表明,在时宽带宽积大于1000、归一化脉宽变化小于0.4条件下,目标积累损失小于1 dB,脉宽滑变时单通道时域杂波抑制能力优于29 dB,空时杂波抑制处理在杂噪比(clutter to noise ratio,CNR)低于40 dB时损失小于1 dB。

对波形捷变SAR的间歇采样快/慢时间调制干扰

提出一种针对波形捷变合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)的新型干扰方法。借鉴间歇采样原理,结合快时间、慢时间调制,形成新型欺骗干扰。利用间歇采样实现在波形捷变SAR当前脉冲内及时转发,利用快时间调制实现距离向迁移,利用慢时间调制实现方位向上的多假目标。该新型干扰为实现对波形捷变SAR有效干扰提供了一种全新的途径。仿真实验验证了该干扰方法的可行性和有效性。

基于波形捷变的多传感器机动目标跟踪

针对现代战场中目标往往采用机动方式运动的情况,为了提高目标跟踪的准确性和精确性,结合多传感器数据融合的优点,提出了一种基于波形捷变的多传感器机动目标跟踪方法。该算法通过波形捷变来改变量测的精度。首先在现有文献的基础上,将波形捷变方式推广到二维空间,把雷达量测的克拉美罗下限(CramerRao lower bound,CRLB)近似为量测误差协方差,由于该CRLB是关于发射波形参量的,从而把雷达跟踪的信号处理与数据处理结合在一起,通过波形参量的动态选择得到量测误差协方差的最小值。从而在整个雷达跟踪过程中提高信噪比(signal to noise ratio,SNR),降低量测误差。其次,在数据处理上,采用多传感器数据融合及粒子滤波进一步提高机动目标跟踪的精度。最后,将该算法与传统的Kalman滤波、粒子滤波及只对一维空间的量测采用波形捷变的算法和交互多模型方法(interacting multiple model,IMM)进行仿真比较,仿真结果显示该算法对机动目标的跟踪精度显著提高。

频分MIMO雷达波形捷变抗自卫式假目标干扰

针对频分MIMO雷达在自卫式欺骗干扰情况下,空域自适应波束形成算法无法有效抑制干扰的问题,提出了一种基于波形捷变的时域自卫式假目标干扰抑制方法。首先阐述了支援式主瓣假目标干扰抑制机理,指出其抗自卫式干扰的局限性;然后分析了波形捷变抗自卫式干扰的基本原理;最后对频分MIMO雷达在不同周期发射的正交信号波形进行了设计,使干扰在经过匹配滤波时因失配而得到抑制。理论和仿真均表明通过对雷达不同周期的载频设计,频分MIMO雷达可以有效抗自卫式假目标干扰。

使用声表面波器件的波形捷变雷达接收技术

讨论波形捷变雷达接收部分使用声表面波带通滤波器和声表面波色散延迟线进行信号处理的有关问题。分析声表面波器件的阻抗特性、插入损耗变化和寄生通带等对接收通道相位一致性、接收增益温度稳定性、正交相位检波幅度一致性及相位精度和处理增益等性能的影响。提出相应的相位均衡、温度补偿、阻抗均衡及寄生通带抑制等电路提高雷达接收性能。比较采取这些措施前后的性能参数变化。

基于非标准Keystone变换的波形捷变雷达相参积累算法

针对波形捷变雷达相参积累问题,提出基于非标准Keystone变换(Keystone transform,KT)的波形捷变雷达相参积累算法,基本思路是利用KT消除目标距离走动,然后再利用快速傅里叶变换进行多脉冲相参积累。考虑到标准KT需要进行搜索模糊数,基于尺度估计概念,提出了无需模糊数搜索的非标准KT,其中的尺度估计环节利用梅林变换实现。同时,针对捷变波形与相参体制兼容性问题,通过对基准波形进行时间尺度操作,设计了一种线性调频捷变波形。仿真结果表明,当信噪比大于-2 dB,所提非标准KT能够解决波形捷变雷达目标距离走动校正难题;所设计捷变波形不仅与相参体制雷达具有较好的兼容性,还可以实现目标距离主瓣不展宽旁瓣抑制。

时宽-波形基联合捷变的LPD通信波形

为了提升通信信号的低检测概率(low probability of detection,LPD)性能,从降低通信波形各域能量聚敛性的角度,提出时宽-波形基联合捷变(joint agility of time width and waveform bases,JATW)的波形构架。基于此构架,以切普扩频(chirp spread spectrum,CSS)和正弦扩频(sinusoidal frequency spread spectrum,SFSS)为波形基,采用变时宽(varied of time width,VTW)参数配置方法,提出基于VTW-CSS/SFSS混合波形的LPD通信波形。采用数学推导辅以数值仿真分析的方法,分析所提出波形的各域能量聚敛特征。理论分析和数值仿真结果表明,相较于CSS和SFSS,所提波形的各域能量聚敛性明显较弱,JATW的波形构架有助于提升通信波形的LPD性能。

一种基于脉间波形捷变的雷达目标检测方法

针对发射脉冲间载频、重频和初始相位联合捷变情况下雷达目标检测问题,研究了一种基于脉冲同步对齐技术和变DFT因子法的目标检测方法,首先针对脉压后的回波进行快时间维的初相相位项和距离相位项的补偿,然后对补偿后的信号在慢时间维上进行同重复周期且同频脉冲信号的等效变换,以实现相参积累完成目标检测.该方法克服了脉间捷变波形相位不连续导致的无法相参积累问题,实现了相参积累检测目标的效果.仿真结果表明,该方法对理想匀速点目标有较好的适用性.

基于矩阵加权多模型融合的认知跟踪波形设计

针对机动目标状态跟踪问题,认知雷达能够调整发射端波形来获取持续、稳健目标跟踪信息.本文基于矩阵加权多模型融合思想引入一种新的面向机动目标跟踪的认知雷达自适应波形设计方法(Adaptive waveform design method based on Matrix-weighted Interacting Multiple Model,AMIMM).首先,利用多模型思路对机动目标状态进行建模,并考虑各模型目标状态估计及其误差协方差矩阵中元素间相关性,以矩阵加权融合方式代替传统概率加权方式,进而构造基于矩阵加权多模型信息融合的跟踪算法框架;然后,以多模型状态融合后的状态估计误差协方差矩阵为基准,利用特征值分解(Eigen Value Decomposition,EVD)技术求取融合后状态估计误差协方差矩阵对应椭圆参数;最后,通过分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FrFT)来旋转雷达量测误差椭圆,使得量测误差椭圆与融合后目标状态估计误差椭圆正交,从而获得下一时刻认知波形参数,实现波形自适应捷变.仿真实验表明,与当前流行多种算法相比,本文所提算法能够进一步提高机动目标跟踪精度和稳健性.

雷达波形通用调制引擎设计

针对软件化雷达复杂调制波形高效灵活产生的问题,以相干处理间隔为更新周期将复杂调制脉冲串抽象描述为波形矩阵,提出一种调选分离的雷达波形产生方式,降低了上位机的计算量以及到硬件的传输延迟。在此基础上,设计了一种基于现场可编程门阵列(field programmble gate array, FPGA)的雷达波形通用调制引擎,可实现波形产生与波形样式解耦、波形优化/选用与波形产生解耦。基于商用现货(commercial off-the-shelf, COTS)的系统测试表明,通用调制引擎可灵活支持脉内任意调制、脉间波形捷变以及初相、频偏、幅度、重复间隔等脉间参数调制,为软件化雷达波形产生与灵活运用提供设计参考。

用于强海杂波中目标检测的自适应波形设计算法

针对强海杂波中的目标检测问题，对一种自适应波形设计算法进行了仿真研究．该算法首先利用期望最大化算法估计预测目标所在单元的海杂波统计特性，然后利用子空间方法实现海杂波抑制，最后以最大化广义似然比为准则，通过动态设计相位编码波形来匹配海杂波统计特性，以改善目标信杂比，进而改善目标检测性能．通过数值仿真验证了算法的有效性．仿真结果表明，与采用固定波形相比，采用自适应波形设计算法对于目标检测性能的改善程度可达7～10dB．

浅析美国高功率微波效应研究动态

简要介绍了美国国际高级研究计划局(DARPA)发布的“波形捷变射频定向能(WARDEN)”项目、空军研究实验室公布的《定向能和基地防御》和《定向能未来2060-美国国防部定向能技术未来40年远景》报告,重点分析了“WARDEN”项目、《定向能和基地防御》和《定向能未来2060-美国国防部定向能技术未来40年远景》报告中的高功率微波效应研究动态,分析归纳了当前美国高功率微波效应研究进展和研究重点是“深化无人机和巡航导弹高功率微波后门扰乱效应机理,提升高功率微波武器系统对无人机和巡航导弹的攻击距离”,这些结论可为我国高功率微波效应研究提供重要参考。

非合作无源双基地雷达弱目标长时间积累技术

与常规体制雷达相比,空间、时间以及相位同步问题使得非合作双基地雷达(NPBR)中微弱目标探测难度更大。为此,该文给出了一种基于直达波波形参数估计的时间和相位同步方法以及基于捷变波形长时间相参积累的弱目标探测方法。首先,提出了一种基于差分索引的通用脉冲提取方法。其次,给出了脉冲宽度、脉冲重复间隔、带宽、载频以及波达时间等直达波脉冲参数的估计方法,实现了NPBR的时间和相位同步。然后,在波形参数估计的基础上,给出了一种基于捷变波形广义Radon-Fourier变换的弱目标探测算法。最后,仿真和实测数据实验验证了该文算法的有效性。

SAR间歇采样散射波干扰

提出一种新的合成孔径雷达(SAR)干扰方法:SAR间歇采样散射波干扰。将间歇采样转发干扰和散射波干扰结合,实现携带真实目标散射信息的多假目标干扰。间歇采样转发干扰能实现在波形捷变SAR当前脉冲内及时转发进行对抗,而散射波干扰携带真实目标在方位向的多普勒调制散射信息。本方法将两者的优势结合,使干扰具备对抗波形捷变SAR的潜力,是一种巧妙的干扰样式。这为实现对波形捷变SAR干扰提供了一种可行的途径。仿真实验验证了该干扰方法的可行性和有效性。

SAR多普勒移频间歇采样转发干扰方法

针对波形捷变合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)提出一种新的干扰方法:多普勒移频间歇采样转发干扰。首先依据调频斜率捷变SAR信号方位向时延和多普勒移频的耦合特性,提出SAR多普勒移频干扰方法,在此基础上,为产生方位向位置精确可控的多假目标,结合方位向间歇采样转发干扰技术,研究了SAR多普勒移频间歇采样转发干扰机理,并对干扰效果及影响因素进行了详细分析。为同时形成距离向超前和滞后的假目标,建立了干扰应用模型,给出了各阶假目标能量补偿系数及多组假目标产生方法,可同时满足重点目标和重要区域的防护需求。理论分析和仿真实验证明了干扰方法的可行性、有效性。

一种正交二相编码信号抗干扰设计方法

研究了一种正交二相编码信号的抗干扰设计方法。该方法采用遗传算法,基于改进的适应度准则,并引入隔离度的概念,给出抗干扰发射信号跳变顺序示意图。本方法使雷达可以通过在不同工作周期交替发射不同的正交波形来实现波形捷变,提高雷达的抗干扰能力。