基于TR技术的sin-FDA-MIMO距离角度联合估计

多输入多输出正弦频控阵雷达能够对目标在空间中的距离和角度进行二维估计,如何提高估计精度尤为重要。为了提高sin-FDA-MIMO目标距离角度联合估计精度,引入时间反转技术,利用信号多路径传播的空间多样性来提高距离角度估计算法的性能。首先分析了sin-FDA-MIMO的接收信号模型,然后推导了基于TR技术的sin-FDA-MIMO雷达的接收信号模型,对两种信号接收模型分别采用Capon和MUSIC算法进行单目标和双目标距离和角度的估计。最后通过仿真验证了该方法的有效性和正确性。

基于差分阵列的频控阵雷达距离-角度联合估计

提出一种频控阵雷达目标距离-角度联合估计的子阵方案,以解决基本频控阵雷达由于距离和方位角耦合而不能直接实现目标距离和方位角二维联合估计的问题。方案将整个阵列分为两个子阵列,且两个子阵列采用不同的频偏。为了扩展阵列孔径,子阵列均采用差分阵列结构。当采用接收数据的二阶统计量进行处理时,N个实际物理阵元可提供O(N^2)维的自由度。由于两个子阵列对距离和角度维的解耦能力,目标可利用基于子空间的多信号分类算法被定位。目标估计性能是通过分析相对于信噪比的克拉美罗下限来检验的。最后,由数值仿真结果验证了方法的有效性。

一种主瓣灵巧干扰环境下的盲距离-角度联合估计方法

提出了一种主瓣灵巧干扰环境下的盲距离-角度联合估计方法,可有效对抗主瓣灵巧干扰(Mainlobe Smart Jamming,MSJ)并提取目标回波的距离-角度联合参数信息.新方法首先利用阵元级数据进行盲源分离(Blind Source Separation,BSS),分离目标回波和干扰,同时可得到信源混合矩阵的估计.然后根据主瓣灵巧干扰在某一角度上表现为多个回波信号,而目标只有一个回波这一先验信息来鉴别目标和主瓣灵巧干扰,由此可以估计目标的距离参数.最后,由上述的鉴别结果得到对应目标的混合矩阵的列矢量,其包含了目标导向矢量信息,据此可估计目标的空间角度参数.仿真结果表明,新方法可以至少有效对抗2个主瓣灵巧干扰,且可同时得到较高的目标距离-角度估计精度.另外,分析了目标输入信噪比、输入干噪比、目标与干扰的夹角、干扰空域个数对所提方法性能的影响,并给出了本文方法能够有效盲距离-角度联合估计的边界条件.

FDA-MIMO雷达目标距离、角度及未知互耦参数估计

针对频控阵多输入多输(frequency diverse array multiple input multiple output,FDA-MIMO)雷达阵列间存在未知互耦合情况的参数估计问题,提出一种基于数据转换的二维多重信号分类方法。首先,构造了存在未知互耦合影响的接收信号模型。然后,通过子空间分解的方法得到用于参数估计的谱函数,并且采用数据转换的方法来解决谱函数由于未知耦合矩阵存在而失真的问题。最后,利用得到的目标距离和角度参数的估计值,通过类似线性约束最小方差重构优化问题,估计出耦合系数矩阵。仿真结果验证了所提方法的有效性,能准确估计阵列间存在未知互耦合效应时的参数和互耦合系数。

近场目标方位和距离估计的克拉美-罗界研究

针对现有单源情况下近场目标定位的窄带克拉美-罗界(Cramér-Rao Bound,CRB)都是基于均匀直线阵模型,且没能全面分析其CRB的特性和具体的影响因素。该文首先推导了基于窄带模型的单源费雪信息矩阵,进而通过求舒尔补和雅克比变换,得到非均匀线阵条件下近场测距和测向的非矩阵形式的闭式CRB解析式。通过对该式从阵列相关因素(如阵列结构、阵列孔径等)和目标信号相关因素(如目标信号频率和信噪比等)两方面进行分析,揭示了影响目标角度和距离估计性能的物理因素,为后续阵列及信号的设计提供了理论指导。在最大孔径给定的情况下,可通过设计合理的阵元配置方式,实现最优的测距和测向效果。蒙特卡洛仿真结果验证了理论分析和上述结论的正确性。

频控阵雷达研究进展:从系统架构到参数估计

频控阵(frequency diversity array,FDA)利用发送端不同阵元间较小的频率偏移量实现目标角度和距离相关的系统模型,为波束赋形、角度与距离联合估计和干扰抑制等奠定基础。该文分析了FDA的研究背景与研究现状;给出了基于FDA的多进多出(multi-input multi-output,MIMO)雷达实现参数估计的原理以及系统模型;提出了展开互质线阵-展开互质频偏架构、虚拟互质面阵-展开互质频偏架构和合成孔径-多互质频偏架构;提出了降维求根多信号分类算法、快速收敛三线性分解算法、级联迭代算法、二级降维MUSIC算法和降维解耦合MUSIC算法;最后实验仿真验证了所提架构和算法的有效性和优越性。

相控阵MIMO随机多相码雷达高速目标探测

为解决传统单输入单输出雷达对高速目标不能进行长时间有效相参积累检测的问题,提出一种基于相控阵多入多出(MIMO)随机多相码雷达的高速目标探测方法。通过多路回波数据短时间相参并行处理,保证相参处理间隔内目标运动不超过半个距离单元,避免了目标距离走动引起的检测性能恶化。将发射阵列分成多个重叠的子阵,子阵内的相参处理提高了发射处理增益,子阵间的波形分集提高了角度分辨率,实现了对低信噪比高速目标距离和角度的无模糊估计。仿真结果证明了该方法的有效性。