噪声连续波雷达脉压输出主旁瓣比推导与分析

针对噪声连续波雷达(NCWR)参数选取、旁瓣抑制及多普勒容限扩展问题,研究了NC-WR脉压输出主旁瓣比与脉压长度、多普勒频率和回波信噪比等参数的关系。NCWR脉压输出旁瓣表现为随机波动的噪声基底,通过对其统计特性研究分别推导了统计主瓣均方旁瓣比(SMMSSR)和统计主瓣峰值旁瓣比(SMPSR)的数学表达式。对影响SMMSSR和SMPSR的参数进行了分析。计算机仿真验证了推导结论的正确性。

伪码调相连续波雷达的脉压主旁瓣比数学分析

研究了伪码(m序列)调相连续波雷达的脉压主旁瓣比随目标多普勒频率变化的关系,并推导了其数学表达式。由于m序列调相连续波雷达在非目标距离门上的脉冲压缩是一种"宽带输入窄带输出的过程",那么脉压旁瓣实部和虚部分别近似服从正态分布,由此可计算出脉压后峰值旁瓣实部和虚部的值,然后给出了脉压输出主旁瓣比的数学表达式。仿真结果表明:当m序列的周期长度p≥31时,由脉压主旁瓣比数学表达式计算得到的数据与仿真得到的数据能很好地吻合。

噪声调相连续波雷达统计主旁瓣比推导和分析

噪声调相连续波雷达(Noise Phase Modulated Continuous Wave Radar,NPMCWR)脉压输出旁瓣表现为具有随机特性的噪声基底,通过对其统计规律的研究,推导了NPMCWR的统计主瓣均方旁瓣比(Statistical Mainlobe to Mean Square Sidelobe Ratio,SMMSSR)和统计主瓣峰值旁瓣比(Statistical Mainlobe to Peak Sidelobe Ratio,SMPSR)的数学表达式.分析了NPMCWR的脉压输出统计主旁瓣比与脉压长度、目标多普勒、有效相移等参数之间的关系.数学表达式的计算结果与Monte-Carlo仿真结果很好地吻合,验证了推导结论的正确性.

噪声调频连续波的统计主旁瓣比

噪声调频连续波(NFMCW)信号的脉压输出具有表现为均匀噪声基底的随机旁瓣,通过对其统计规律的研究,推导了具有高斯型功率谱的NFMCW峰值旁瓣比(PSLR)及积分旁瓣比(ISLR)的数学表达式。研究结果表明:NFMCW的PSLR与相关时长、信号有效调制带宽及目标多普勒频率均有关;ISLR仅与相关时长以及目标多普勒频率有关,与信号有效调制带宽无关。MonteCarlo实验结果与推导结果一致。

基于峰值旁瓣比估计电离层TEC的方法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar,GEOSAR)电离层扰动相位定标试验研究,提出了一种基于脉冲压缩指标峰值旁瓣比来估计电离层积分电子总含量(total electron content,TEC)的方法。首先,分析了电离层对GEOSAR相位定标信号相位误差的影响特点;然后,计算了脉冲压缩指标峰值旁瓣比(peak sidelobe ratio,PSLR)后迭代法估计电离层引起的二次相位误差,进而反演电离层的TEC;最后,通过仿真分析该方法的可行性和适用性。该方法适用于GEOSAR相位定标试验中估计电离层TEC,在低波段(如P波段)信号中效果最优。

多方位角融合SAR图像中“扇形”旁瓣分析

随着相控阵天线电子扫描能力的提升,多方位角观测成为星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)发展方向之一,从多维度提高目标信息解译能力。然而,在公开的多方位角融合SAR图像中存在较强的二维“扇形”旁瓣现象,且二维分布特点不同,容易造成目标误判。因此本文针对此旁瓣方向和多方位角观测目标分辨率开展研究。首先,概述了多方位角观测模式和特性,提出了基于CUDA并行加速的快速后向投影(Back Projection,BP)算法,高效率生成多方位角序贯SAR图像,避免耗时的图像配准和几何校正;其次,基于多方位角观测中斜距平面和地距平面的几何投影关系,重点分析了地距平面目标方位向、距离向分辨率和旁瓣方向,揭示了融合SAR图像中“扇形”旁瓣的形成机理,并解释了二维旁瓣特性不同的原因,基于此可反演获取该SAR图像时卫星和观测场景之间的几何关系,以及融合SAR图像数;最后,通过点目标和扩展目标仿真开展实验,结果表明方位斜视观测中,地距平面方位向、距离向分辨率理论分析精度优于0.02 m,旁瓣方向理论分析精度优于1o,验证了所提分析方法的正确性。

对旁瓣相消的分布式干扰优化布阵方法

旁瓣相消具有抗干扰的能力,因此被广泛应用于雷达抗干扰领域。在有限分布式干扰布阵条件下,针对旁瓣相消系统产生的干扰效果不佳问题,提出一种针对旁瓣相消的由遗传算法(genetic algorithm,GA)和粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法结合的方法,针对旁瓣相消特性对分布式干扰的阵位进行规划布阵。在有限的干扰资源条件下,通过穷举法、标准PSO算法和遗传粒子群优化(genetic-particle swarm optimization,GA-PSO)算法进行对比,研究分布式干扰布阵优化结果。仿真分析3种方法在达到一定条件下的干扰效果和迭代次数,GA-PSO可以牺牲较少的时间复杂度达到较好的干扰效果。

MIMO探地雷达随机步进频信号旁瓣抑制

针对MIMO探地雷达中随机步进频信号的距离旁瓣较高的问题,提出了一种基于快速二阶锥优化问题的旁瓣抑制方法。该方法首先通过建立随机步进频信号模型对回波信号进行预处理,然后基于回波信号的旁瓣特点将旁瓣抑制问题转化为以信号的峰值旁瓣构建目标函数,以主峰损失、峰值旁瓣和积分旁瓣联合约束的二阶锥优化问题,最后使用内点法求解二阶锥规划问题,以此得到最优的旁瓣滤波器系数。仿真和实测数据处理结果表明,设计的失配滤波器能够在较低主峰损耗的情况下,有效降低峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平,提高信号的主旁瓣比。该方法为MIMO探地雷达中的距离旁瓣问题提供了有效解决思路,有望在工程应用中提高探地雷达的性能。

基于相位函数构造法的低旁瓣NLFM波形设计

波形设计是信号处理领域的重要课题,降低旁瓣是雷达波形设计的研究重点。一般设计NLFM信号都采用基于驻定相位原理的窗函数法,但是设计的波形有很高的旁瓣。为降低旁瓣,通过对比不同窗函数生成的相位函数总结出低旁瓣NLFM信号相位函数的规律,进而提出一种相位函数构造法用于设计低旁瓣NLFM信号,使相位函数有显式表达式,摆脱了传统NLFM信号依赖窗函数生成而导致的计算公式复杂、拟合误差大和旁瓣高等限制。最后通过仿真与多种改进NLFM信号设计方法进行对比,分析其主副瓣比与对多普勒效应的容忍性。仿真结果表明,此方法设计的NLFM信号可在不损失SNR的条件下使主副瓣比达到-60dB以下,且对多普勒效应的容忍性较好。

MIMO雷达的低旁瓣发射波束图优化设计方法

针对经典发射波束图匹配设计方法存在的旁瓣能量高、被截获距离远等缺点,借助最大化目标与旁瓣峰值的功率差、最小峰值旁瓣电平及最小积分旁瓣电平等准则,提出了低旁瓣发射波束图优化设计方法。该方法通过设计合适的协方差矩阵,进而合成符合预期的发射波束图,使多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达在旁瓣区域上辐射的能量尽可能小,提升了雷达的抗截获性能。仿真实验证明,当设置相同的匹配误差时,该方法在多目标场景下得到的波束图旁瓣最低可达到-29.46 dB,较经典方法的旁瓣低16.88 dB。

极化对雷达旁瓣对消和旁瓣匿影的影响

极化失配、极化时变会引起雷达接收信号能量损失和畸变,严重影响雷达旁瓣对消和旁瓣匿影的抗扰效果,文中建立了主辅天线阵接收极化模型,仿真分析了极化失配对对消比和匿影逻辑的影响,区分脉组间变化、脉间变化、脉内变化三种情况,仿真分析了干扰极化时变对对消时序和匿影逻辑的影响,给出了极化对旁瓣对消和旁瓣匿影影响的结论。

基于发射波束旁瓣零陷的低轨卫星干扰规避策略

随着宽带低轨卫星系统的迅速发展,Ku、Ka等通信频段逐渐趋于饱和,非静止轨道(NGSO)卫星在工作时难免对采用相同频率工作的静止轨道(GSO)卫星产生干扰。目前常采用空间隔离的策略来规避干扰,NGSO卫星始终会对共线区域产生最强的干扰,增大隔离角可以减少干扰但会大大损失卫星波束的有效覆盖范围。基于此,提出一种基于发射波束旁瓣零陷的干扰规避策略,通过建立LEO卫星坐标系将天线阵面按行、列阵元划分,在列阵元维度上采用稳健LCMV算法实现宽零陷,在行阵元维度上结合波束指向进行扩展,最终在共线区域方向上形成一条“零陷带”。通过仿真分析,所提策略能在规避共线干扰的同时有效减少LEO卫星的干扰规避隔离区,算法复杂度低,在卫星上易于实现。

变极化干扰对雷达旁瓣对消的干扰机理

随着雷达干扰技术向全极化发展,厘清极化干扰机理对发展极化干扰技术至关重要。通过引入极化匹配系数,优化了雷达旁瓣对消多通道接收和处理模型,推演了变极化干扰条件下雷达旁瓣干扰对消比变化的数学模型,并给出了部分数学仿真校验和实测实验结果,可为量化分析变极化干扰对雷达旁瓣对消的干扰机理提供理论参考。

基于新循环算法的低旁瓣非周期单模序列设计

针对雷达波形设计中旁瓣过高的问题,提出了一种基于快速傅里叶变换的新循环算法的单模非周期序列优化方法。首先,构建了以最小化积分旁瓣水平(integrated-sidelobe-level, ISL)为优化准则,以单模序列为约束条件的优化问题。由于该优化问题的非凸性,提出一种基于新循环算法的迭代优化算法对其进行求解。此外,还在理论上改进其算法的收敛性,确保它在迭代过程中能稳定地收敛到最优解或局部最优解。仿真实验结果表明,该方法有效降低非周期单模序列自相关旁瓣,提高单模非周期序列的优点因子。

雷达旁瓣对消系统角度敏感性分析

旁瓣对消(Sidelobe Cancellation, SLC)作为雷达抗干扰的重要措施之一,在电子对抗中起着重要的作用。为了深入分析不同参量对旁瓣对消性能的影响,越来越多的学者开展旁瓣对消技术研究并根据研究结果进行SLC系统改进或研究攻击旁瓣对消系统薄弱环节的新型干扰技术。目前,研究主要针对干扰个数、干扰形式、辅助阵元位置、通道一致性等因素对旁瓣对消系统性能的影响,而分析多干扰角度分布对旁瓣对消系统性能影响的较少。对此,首先建立SLC系统干扰抑制比数学理论模型,然后通过仿真分析多干扰角度分布对旁瓣对消系统性能的影响,为实际分布式支援干扰角度参数优化提供理论支撑。

针对旁瓣对消的建模方法

旁瓣对消技术是现代雷达抗有源干扰的有效方法。在理想条件下,旁瓣对消系统可以有效抑制干扰并保留期望信号,因此在现代雷达战场上得到了广泛应用。文章提出了5种关于针对旁瓣对消的建模方法,分别是开环算法、闭环算法、广义内积法、自适应剩余功率检测法和阻塞矩阵法,并针对不同来波方向和不同噪声的干扰进行了仿真验证。

基于旁瓣光束衍射反演的远场测量旁瓣波峰参数检测方法

针对强激光远场测量不能有效识别旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰参数的问题,提出了基于旁瓣光束衍射反演的远场测量旁瓣波峰参数的检测方法。对旁瓣光束图像按照选定的角度采样间隔进行量化,使用角度变换将二维旁瓣光束图像转化为全方向的一维旁瓣光束曲线集合,检测每一个角度的一维旁瓣光束曲线的各个旁瓣波峰参数,从而获得旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰的参数。主要优化措施为:(1)使用角度变换将二维旁瓣光束图像转化为全方向的一维旁瓣光束曲线集合;(2)检测每一个角度的一维旁瓣光束曲线的各个旁瓣波峰的参数,统计所有方向的各个旁瓣峰值,生成每个旁瓣波峰的极大值圆环;(3)统计每个旁瓣波峰极大值圆环的灰度均值,将各个旁瓣波峰极大值圆环的灰度均值与本底噪声进行比较,选择大于本底噪声1.5倍的最小波峰均值为整个旁瓣光束的最小可测旁瓣波峰信号。实验结果表明:该方法能够有效检测旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰的参数,任意方向上灰度极大值均值与理论值灰度极大值误差为0.477,5个波峰的极大值圆环半径均值与理论值半径之间误差小于1个像素。该方法提高了基于旁瓣光束衍射反演的远场测量的实验精度和可信度,为将来大科学装置强激光远场的精确测量奠定基础。

低旁瓣反射面天线设计

反射面天线设计在追求高增益的同时,往往也要求天线具有较低的旁瓣水平,以防止对其他系统产生干扰;通过分析不同天线形式反射面天线旁瓣的影响因素,研究了低旁瓣反射面天线设计时参数选取原则和方法,总结了低旁瓣反射面天线的设计方法;给出了一个实际工程应用的超低旁瓣双偏置反射面天线的设计实例和性能仿真计算,天线仿真的口径效率优于59%,旁瓣优于-40 dB,验证了分析与设计方法的正确性,该方法可用于指导低旁瓣反射面天线的工程设计。

广义旁瓣抵消器算法的轴承噪声信号增强研究

针对由于旋转机械故障噪声的复杂性,造成从传声器阵列所采集到的信息中很难提取到噪声源所包含的故障信息的问题,利用波束成形对实验设备进行噪声源识别与定位,根据故障点位置信息将广义旁瓣抵消器算法(GSC)中的阻塞矩阵构造为具有指向性功能,而后利用其算法重构出故障点声信号,从该信号中提取故障信息,进行故障诊断。为验证该信号处理方法的有效性,通过仿真和实验得出该方法可以有效减少传统波束形成算法产生的信号泄露,提高输出信号的信噪比。

基于CLEAN算法的自适应旁瓣对消技术

自适应旁瓣对消技术能够很好地抑制旁瓣干扰,但在应用中发现,自适应旁瓣对消对跟踪的高信噪比目标带来的信噪比损失较大,导致单脉冲和差测角精度下降。本文提出了一种基于CLEAN算法的自适应旁瓣对消方法,首先通过观测目标的先验信息构建目标回波模型,再利用该回波模型剔除对消通道中的目标信息,然后基于剔除目标信息后的对消通道数据,重新计算最优加权值进行主通道的干扰对消,最后仿真和实测结果验证了该方法不仅可以减少主通道中目标对消后的信噪比损失,同时也降低了对消后对目标测角精度的影响。