频谱稀疏OFD-LFM弹头自旋微动特征重构方法

针对基于高分辨雷达技术的弹头自旋微多普勒特征问题展开研究。首先通过理论推导详细分析了OFD-LFM信号体制弹头自旋微多普勒在谱图上的表现形式,并得出相关结论,再结合压缩感知理论提出一种频谱稀疏OFD-LFM微多普勒谱图合成方法,该方法可在大幅减少OFD-LFM子载波数的前提下,准确重构出弹头自旋微多普勒特征曲线;同时有效抑制了谱图中的旁瓣影响。仿真实验结果表明了理论推导的正确性,证明了该文重构方法的有效性。

一种循环迭代的宽带MIMO雷达正交稀疏频谱波形设计方法

甚高频(VHF)和超高频(UHF)宽带MIMO雷达在实现目标高分辨与成像方面表现出巨大潜力,但也面临着工作频段拥塞和电磁信号干扰问题。针对这一问题,该文提出一种基于循环迭代的宽带MIMO雷达正交稀疏频谱波形设计方法。首先,将期望频谱矩阵作为待优化的辅助变量,综合考虑最小化发射波形频谱与期望频谱之间的均方误差以及积分旁瓣电平为目标函数,以发射波形恒模和期望频谱幅度满足上、下界约束为条件建立优化模型;然后,在循环迭代的算法框架下,为提高运算效率,利用快速傅里叶变换和谱分解技术实现模型的求解。仿真结果表明,优化波形较现有方法具有更好的稀疏频谱特性,同时还具有低自相关旁瓣和互相关性。

组网雷达低自相关旁瓣和互相关干扰的稀疏频谱波形设计方法

组网雷达在提高目标检测、跟踪和抗干扰性能方面表现出巨大潜力,但也存在高自相关距离旁瓣和各节点雷达间波形的互相关干扰问题,同时还面临工作频段拥塞问题,尤其是工作在高频(HF)至超高频(UHF)的宽带组网雷达。针对上述问题,该文在信号恒模约束下,建立联合优化功率谱密度(Power Spectrum Density,PSD),以及自相关和互相关函数积分旁瓣电平(Integrated Sidelobe Level,ISL)的波形设计目标函数。利用离散傅里叶变换性质和特征子空间分解,提出一种低运算复杂度的循环迭代算法求解该目标函数。仿真结果表明,优化后各节点雷达发射波形具有稀疏频谱特性,同时还具有低自相关和互相关干扰旁瓣,所提算法具有较高的运算效率。

低距离旁瓣稀疏频谱波形相位编码设计

雷达系统可通过发射稀疏频谱波形(Sparse Frequency Waveform,SFW)克服同频窄带干扰问题,然而SFW通常具有较高的距离旁瓣,降低了弱小目标的检测性能。针对该问题,该文提出一种设计低距离旁瓣SFW的相位编码方法。该方法以联合最小化波形功率谱密度均方差和距离旁瓣为准则建立目标函数,并提出一种基于快速傅里叶变换的循环迭代算法(Cycle Iterative Algorithm,CIA)求解目标函数获得最优相位编码波形。随后将该方法扩展至多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达,设计一组具有良好自/互相关特性SFW的相位编码。该方法沿着使目标函数非递增的方向搜索,且无需求解共轭梯度,计算复杂度低,可快速设计并更新发射波形。仿真结果验证了该方法的有效性与灵活性。

稀疏频谱感知BigBand算法阈值选择研究

根据奈奎斯特采样定理,实时感知GHz数量级宽的频率,需要GHz以上的高速AD转换器。由于价格、功耗的限制,实际应用中较难实现。基于稀疏频谱感知的BigBand算法,针对环境中信号稀疏的情况下,通过多个50 MHz的AD转换器可以还原出0.9GHz宽的频谱。本文针对稀疏频谱感知的BigBand算法中的阈值进行研究,通过对噪声的参数的统计特征进行理论分析,提出一种基于最先检测信号强度的概率密度的阈值设定方法,为稀疏频谱感知BigBand算法的实际应用提供了技术支撑。

有限算力条件下的宽带电子侦察处理架构研究

针对复杂电磁环境下,高集成小型化电子侦察设备对宽带数字信号处理存在的算力不足问题,设计了一种“频谱稀疏感知+自适应信道化”的电子侦察处理架构,利用信号在频域上的稀疏性,在频谱感知基础上自适应构造带通滤波器进行滤波处理,从而减少信道数量并节省大量FPGA处理资源。在频谱稀疏感知方面,研究基于单比特的宽带频谱实时感知技术,只利用AD数据的符号位即可进行频谱感知计算,处理数据量大幅减少。在自适应信道化方面,研究基于递归算法的时频滤波器实现信道化滤波技术,利用递归算法实现时频滤波中的傅里叶变换,通过递归算法的“记忆”效应减少信号滤波处理中的重复计算。

基于联合优化松弛交替投影的组网雷达恒模波形设计

针对组网雷达工作频段拥塞、高自相关距离旁瓣及节点雷达间波形互干扰等问题,该文在恒模约束下引入联合优化松弛交替投影算法来设计稀疏频谱波形,使其同时具有低自相关旁瓣或低节点雷达间波形互扰特性。该算法利用功率谱与非周期相关函数的傅里叶变换关系将原优化问题转化为谱逼近问题,并通过多目标联合优化机制综合考虑各设计要求,引入松弛因子和加速因子扩展交替投影框架来优化收敛投影区,最终凭借快速傅里叶变换及加速交替投影机制实现迭代优化。仿真结果表明,该算法无需求解梯度,运算效率高且能够有效避免局部优化停滞,与当前流行投影算法及循环算法相比更适合工程实现。

基于从模拟到信息的宽带数字接收方法

利用电子战系统的接收信号在短时间内频谱稀疏的特征,基于模拟到信息的宽带数字接收方法,可使用低速采样获得宽带数字接收的能力。首先将输入模拟信号经过伪随机调制,然后通过低通滤波器以及低速采样,再采用正交匹配追踪算法复原输入信号。最后通过仿真表明,即使采样率降低到1/8也能有效重建原始输入信号。

基于主优化算法的雷达波形设计

为满足雷达复杂工作场景任务需求,提出一种基于主优化(MM)算法的低相关旁瓣、稀疏频谱波形设计方法;该方法首先建立最小化积分旁瓣电平准则下的恒模发射信号模型,并考虑工作频段拥塞情况下波形稀疏频谱特性,进而建立低相关旁瓣和稀疏频谱任务需求下的主优化(MM)目标函数表达式,最后利用主优化(MM)思想构造最小化积分旁瓣电平或稀疏频谱的算法框架。仿真结果表明,该算法能够有效降低积分旁瓣电平,并能够在干扰频段形成频带陷波,且在码长较长时仍具有较佳效果。