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。

步进频雷达关键参数对虚警信号的影响分析

为掌握雷达装备关键参数对虚警信号的影响规律,揭示虚警信号产生的本质原因,针对雷达装备在复杂电磁干扰中出现的多虚警信号问题,以某型步进频雷达为受试对象,理论阐明虚警干扰的作用机理和虚警目标的成像特征。理论与试验测定相结合,选取单频连续波为电磁干扰源,采用注入等效替代电磁辐射的试验方法,总结归纳雷达关键参数跳频间隔和频率步进对虚警信号影响规律。结果表明:受试雷达在单频电磁干扰作用下会产生能量较集中的虚警信号;受试雷达频率步进选取10 kHz、跳频时间0.05 ms时,虚警电平随干扰频偏的变化规律较稳定,信号幅度损失较小,该参数取值可作为控制参数的最优取值,依据该结果能够为后续开展雷达装备在多频电磁环境下的试验评估提供技术支撑。

一种稳健的频率步进SAR距离向栅瓣抑制方法

频率步进合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的系统传递函数中存在幅度和相位误差(Magnitude Error and Phase Error,MEPE),通过宽带合成操作在距离宽带信号中引入了周期性MEPE,从而导致宽带合成后的高分辨率距离像(HRRP)中出现周期性栅瓣。经过后续SAR成像处理,这些周期性栅瓣在图像中表现为虚假目标,严重影响SAR图像目标的检测与识别。为此,基于SAR图像的栅瓣抑制(Grating Lobe Suppression,GLS)算法被提出,其基于点状目标假设,利用SAR图像中的强点目标实现图像栅瓣的有效抑制。然而,对于非点状目标场景,已有基于SAR图像的GLS算法的性能显著下降,而且会引起图像散焦。因此,文中提出了一种基于目标信息差异的GLS算法,取名为目标信息差异法。该算法不基于点状目标假设,通过估计宽带合成后的理想HRRP与实际HRRP之间的信息差异,稳健地估计出合成宽带信号中的周期性MEPE。通过补偿该周期性MEPE,该算法可以将频率步进SAR距离向栅瓣抑制到图像的背景水平。通过对不同GLS算法进行性能对比发现,所提GLS算法受图像信杂比影响小,且同时适用于非点状目标和点状目标场景,相比已有GLS算法具有明显的优势。实测数据处理结果证明了所提方法的有效性和相对已有GLS算法的优越性。

混沌随机频率步进信号分析与处理

混沌具有类随机性、对初值敏感、易于产生和控制,频率步进信号易于工程实现和处理,结合二者的优势,提出一种基于混沌序列的随机频率步进雷达信号。介绍了信号产生模型,从理论上推导、分析了该信号的模糊函数和互相关函数性能,给出了信号直接相关和先排序存储、后匹配滤波两种回波处理方法。应用四种典型混沌进行数值仿真,并和已有的线性频率步进信号、高斯和均匀随机频率步进信号进行对比分析。结果表明,混沌随机频率步进信号具有较优良的性能,是一种有潜力的雷达信号。

一种对随机频率步进信号的散射中心提取方法

为提高雷达抗干扰能力,采用内插阵列变换的方法来对随机频率步进数据重构虚拟均匀步进频数据的协方差矩阵,再利用求根MUSIC算法获取目标的散射中心。平板的电磁散射数据验证了该方法对实际目标的有效性。通过蒙特卡罗仿真分析了在不同信噪比下提取散射中心的性能,结果表明该方法简单可靠,可用于任意步长变换的步进频信号,具有较强的适应能力。

步进频率信号相位对消合成运动目标距离像

研究了步进频率信号运动目标成像新方法。首先推导了步进频率信号合成扩展目标距离像原理;基于离散傅里叶变换理论,分析了运动导致的步进频率信号合成距离像失真,提出了相位因子对消合成运动目标距离像方法。新方法不需要估计运动速度。仿真结果证明了该算法效果。

频率步进雷达数字信号处理

综述了频率步进雷达系统设计与信息处理中的主要问题 ,包括系统参数设计、目标抽取算法、与Chirp子脉冲的兼容性、与圆锥扫描体制的兼容性等等 ,并论述了不同情况下多普勒效应的影响及其解决方法 ,提出了相应的数字信号处理方案。

频率步进信号距离像互相关精确测速算法

针对距离像互相关算法可以实现频率步进信号自测速但测速精度有限这一问题,通过对互相关输出包络和相位的分析,提出了距离像互相关波形分析法和距离像互相关峰值相位法2种测速算法,结合这2种方法提出了一种频率步进信号距离像互相关精确测速算法,该算法的测速精度可以与多普勒测速相比拟,不仅能满足频率步进信号速度补偿的要求,还可以实现微动目标的测量.仿真结果验证了该算法的有效性.

基于高重频随机频率步进宽带雷达的频率匹配算法

高重频条件下,随机频率步进(random stepped frequency,RSF)宽带雷达收发不同步导致混频困难。通过对混频过程与成像算法的分析,认为采用错误混频的回波成像时会散焦,而采用正确混频的回波能合成良好距离像。基于相邻良好距离像间有强相关性这一特征,构建了频率匹配搜索算法以获取正确的混频频率位置,并通过仿真分析验证了该方法的有效性。

随机频率步进雷达成像分析

随机频率步进信号兼具步进频率雷达和宽带噪声雷达的特点,不仅可以降低系统瞬时带宽和数据采样率,还具有优良的低截获概率(LPI)、电磁兼容性(EMC)和抗射频干扰(ARFI)特性。分析了随机频率步进信号的相关输出及模糊函数的统计特性,如一阶矩、二阶矩和方差等,并与均匀频率步进信号做了抗干扰性能的比较。提出并分析了相关输出结合Range-Doppler模式的SAR成像方法,同时通过仿真实验验证了该方法成像的有效性。

基于随机调频步进信号的高分辨ISAR成像方法

为充分利用随机调频步进逆合成孔径雷达回波所具有的联合稀疏特征,提高成像性能,该文提出一种基于分布式压缩感知理论的随机调频步进逆合成孔径雷达高分辨成像方法。首先构建随机调频步进信号回波的联合稀疏表示模型,并完成子脉冲的脉冲压缩处理;其次,基于每组子脉冲的随机方式(组与组之间的随机方式不同),构建相应的随机量测矩阵,获取回波的压缩感知信号模型,并利用分布式压缩感知理论实现距离向联合高分辨重构;最后结合回波在方位向的稀疏性,采用快速稀疏重构算法实现方位向高分辨成像。理论分析和仿真结果表明由于充分利用了随机调频步进信号回波的随机性与联合稀疏特征,所提出方法具有重构精度高、距离向采样率低、抗噪性能强等特点。

频率步进信号宽带模糊函数及其应用

为了有效解决基于窄带回波模型的窄带模糊函数已无法有效分析运动目标回波信号处理中的问题这一矛盾,在宽带回波模型的基础上提出了频率步进信号宽带模糊函数,分析了宽带模糊函数的性质,证明了窄带模糊函数只是宽带模糊函数在低速情况下的近似.基于宽带模糊函数匹配点的特性,提出了基于匹配点幅值的目标检测方法.仿真结果验证了该方法的有效性.

基于全局最小熵的随机稀疏调频步进信号运动补偿方法

发射频率和孔径二维随机稀疏的调频步进信号,可降低雷达系统对采样率的要求,同时可提高抗干扰能力。但是调频步进信号随机稀疏时会带来运动补偿困难的问题。针对此问题,提出一种基于全局最小熵的运动补偿方法。首先,利用全局最小熵方法完成包络对齐;其次将初相校正问题转换为径向速度与加速度的参数估计问题。为实现速度的高精度估计,采取粗搜索与精估计相结合,以全局最小熵作为代价函数,基于黄金分割法进行变步长搜索实现参数的快速高精度估计,最终完成初相校正。理论分析和仿真结果表明该算法具有参数估计速度快、估计精度高且在较低的信噪比条件下具有较高稳健性的优势。

宽带频率步进信号参数估计的克拉美罗界研究

随着宽带雷达技术的发展,经典窄带信号参数估计的克拉美罗(CR)界已经不能再作为参数估计算法的评估标准。该文以宽带频率步进雷达为应用背景,首先推导了宽带频率步进信号参数估计的CR界,给出了Fisher信息阵元的闭合表达式。然后深入揭示了宽带CR界的特性,证明了频率步进信号参数估计的性能不仅与信号带宽、信噪比有关,还会受到相对带宽的影响。最后验证了窄带CR界只是宽带CR界的一个特例,宽带CR界综合考虑了宽带模型下各种因素的影响,在理论分析中有更加全面的指导意义。

频率步进雷达信号的多普勒性能分析

综述了目标运动对频率步进雷达信号的影响。将频率步进信号的多普勒特性分解为几个基本因素，详细分析了各部分对合成处理距离输出的不同影响。计算了不同情况下需要进行目标运动补偿的最小速度变化单元，讨论了距离率补偿的方法。

基于脉间频率步进信号的高频地波雷达回波信号处理

针对高频地波雷达探测海面低速移动目标的要求 ,研究了脉间频率步进高频雷达接收系统的结构 ,给出了回波信号的采集方式 ,推导出了相应的数学解析式 ;分析了利用滑动时间窗方法和二次FFT算法提取目标信息的原理 ,给出了获得目标的距离谱和速度多普勒谱的方法 .模拟结果表明 ,该信号采集方式和处理方法能够保证系统要求的距离和速度分辨率 ,提高回波的信噪比 ,并能准确获得目标的距离和速度信息 .研究结果为脉间频率步进高频雷达的设计提供了依据 .

频率步进信号距离—方位联合超分辨成像方法

对距离向、方位向二维稀疏的频率步进信号模型,基于压缩感知理论,研究了一种适用于稀疏频率步进回波的距离-方位联合逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)超分辨成像方法.首先对稀疏频率步进回波进行建模,在此基础上构建了距离向和方位向二维稀疏时的联合稀疏基,最后利用二维平滑0-范数法在矩阵域直接进行处理,得到最终的ISAR超分辨成像结果.并对算法复杂度、超分辨性能进行了分析,得出了相应的结论.理论分析和仿真结果表明所提方法在不同稀疏方式、不同稀疏条件下具有更好成像质量、更快处理速度的优势.

MUSIC法用于频率步进毫米波雷达目标回波信号分析

本文讨论ＭＵＳＩＣ算法用于频率步进毫米波雷达高分辨率距离像的成像方法，分析了ＭＵＳＩＣ算法具有分辨率高、旁瓣效应低、抗噪能力强，能给出目标尖峰值估计，从而改善距离像质量的原因。利用简化的目标散点模型进行了计算机仿真，表明采用ＭＵＳＩＣ算法可获得更好的目标距离像，有利于提高雷达目标的识别率。

随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法研究

传统步进频率波形不模糊距离窗大小受载频步进量制约,将会导致距离像混叠等问题.针对此问题,基于压缩感知理论,研究了一种随机稀疏调频步进信号距离像抗混叠方法.首先对子脉冲进行脉压(Dechirp)处理,将处理后的回波信号看作为具有等效带宽线性调频信号回波的量测数据;其次根据子脉冲随机发射方式构造相应的量测矩阵,得到随机稀疏调频步进信号的压缩感知重构模型,并采用压缩感知重构算法得到高分辨一维距离像.最后,对该方法不模糊距离窗大小进行了分析,并给出了影响不模糊距离窗大小的因素和参数设置原则.所研究方法通过将随机稀疏调频步进信号的距离像合成处理等效为LFM信号的距离像合成过程,既降低了载频步进量对不模糊距离窗大小的限制,克服了距离像混叠问题,又提高了距离像合成性能.仿真实验进一步验证了本文方法的有效性.

基于频率步进信号的旋转式合成孔径雷达成像方法

针对频率步进信号实现旋转式合成孔径雷达成像的难题,该文提出了脉冲间距离走动校正的旋转式合成孔径雷达成像方法。首先,推导了频率步进雷达旋转SAR几何模型,然后提出了频率步进雷达脉冲间距离走动及其频域校正方法,接着采用w-k算法实现了场景的高分辨成像,最后对方位分辨性能进行了详细分析。计算机仿真结果验证了该方法的有效性以及高分辨性能。