Modulated-ISRJ rejection using online dictionary learning for synthetic aperture radar imagery

In electromagnetic countermeasures circumstances,synthetic aperture radar(SAR)imagery usually suffers from severe quality degradation from modulated interrupt sampling repeater jamming(MISRJ),which usually owes considerable coherence with the SAR transmission waveform together with periodical modulation patterns.This paper develops an MISRJ suppression algorithm for SAR imagery with online dictionary learning.In the algorithm,the jamming modulation temporal properties are exploited with extracting and sorting MISRJ slices using fast-time autocorrelation.Online dictionary learning is followed to separate real signals from jamming slices.Under the learned representation,time-varying MISRJs are suppressed effectively.Both simulated and real-measured SAR data are also used to confirm advantages in suppressing time-varying MISRJs over traditional methods.

基于DenseNet和卷积注意力模块的高精度手势识别

非接触的手势识别是一种新型人机交互方式,在增强现实(AR)/虚拟现实(VR)、智能家居、智能医疗等方面有着广阔的应用前景,近年来成为一个研究热点。由于需要利用毫米波雷达进行更精确的微动手势识别,该文提出一种新型的基于MIMO毫米波雷达的微动手势识别方法。采用4片AWR1243雷达板级联而成的毫米波级联(MMWCAS)雷达采集手势回波,对手势回波进行时频分析,基于距离-多普勒(RD)图和3D点云检测出人手目标。通过数据预处理,提取手势目标的距离-时间谱图(RTM)、多普勒-时间谱图(DTM)、方位角-时间谱图(ATM)和俯仰角-时间谱图(ETM),更加全面地表征手势的运动特征,并形成混合特征谱图(FTM),对12种微动手势进行识别。设计了基于DenseNet和卷积注意力模块的手势识别网络,将混合特征谱图作为网络的输入,创新性地融合了卷积注意力模块(CBAM),实验表明,识别准确率达到99.03%,且该网络将注意力放在手势动作的前半段,实现了高精度的手势识别。

方位向调制干扰对高分宽幅多通道SAR的影响

多通道合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)能够利用方位向多通道重构处理去除多普勒模糊,获得高分宽幅SAR图像。针对此特殊的多通道重构处理方式,研究了传统SAR方位向调制干扰对高分宽幅多通道SAR的影响,包括多普勒调制干扰和脉冲延迟转发干扰两种类型的方位向调制干扰方式,为高分宽幅多通道SAR干扰决策提供理论基础。理论分析指出,多普勒调制干扰信号经成像处理后将在方位向生成等间隔分布的虚假目标,并且幅度受与多普勒调制频率相关的正弦函数和匹配滤波损失联合调制;而脉冲延迟转发干扰信号在成像后将只有单个干扰目标出现,且目标的方位位置仅与延迟的脉冲数有关。仿真实验验证了理论分析的正确性。

基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片

微波光子雷达拥有分辨率高、处理速度快、同时多波段、多功能等优势,在航天系统中具有广阔的应用前景。为了满足航天应用对雷达系统体积、质量和功耗的严格要求,集成化已经成为微波光子雷达的重要发展方向。介绍了一款基于薄膜铌酸锂的微波光子雷达芯片,利用该芯片实现了雷达发射信号倍频产生和回波信号去斜接收,并对距离天线不同位置的目标进行了测距实验,得到的测量距离与实际距离基本相同,两者之间的误差小于4 mm。

基于可解释网络解耦表征的低成本雷达定位解算方法

为降低调频连续波(FMCW)雷达成本,同时提高定位精度,设计可解释解耦表征模型。该模型由网络解算器、虚假信号生成器以及可解释潜变量三部分组成。首先处理雷达信号获得中频频谱;然后输入到网络解算器中生成位置潜变量;再通过物理机制对潜变量进行转换,生成虚假中频信号频谱;最后,设计局部光滑损失函数对模型进行自监督训练,实现潜变量的解耦物理表征。实验结果表明:所提算法能对雷达系统频谱信号的粗粒度进行超分辨率细化,其机理能有效应对雷达系统的硬件公差、环境噪声、安装误差等问题,并可自动地训练出雷达的解算网络,从而具有大规模室内、机载联网定位的应用潜力。

基于时频域分析的车载毫米波雷达干扰抑制方法

文中针对车载调频连续波雷达之间相互干扰导致虚警和漏警的问题,提出一种在时频域基于改进经验模式分解和自回归模型相结合的干扰抑制方法。该方法首先使用经验模式分解区分出拍频信号中干扰分量主导的低阶本征模态函数,将其转换到短时傅里叶变换域后通过全局阈值方法进行干扰分量定位;其次,在时频域根据定位信息将拍频信号包含干扰的数据置零;最后,使用自回归模型对拍频信号中缺失的有用信号进行估计并插值。通过仿真和实测结果显示,该方法在精确地去除干扰分量的同时可以减少有用信号的功率损失,干扰抑制后的信号与参考信号的相关系数达到0.9697。与现有干扰抑制技术相比文中方法也体现出更优的干扰抑制性能。

缓蚀剂对雷达T/R组件腐蚀行为的影响

T/R组件作为雷达系统的重要组成部分,在严酷海洋大气环境的侵蚀作用下,容易发生腐蚀,从而导致雷达系统性能下降,甚至引发故障。基于实测的某型机雷达舱环境数据,编制加速腐蚀试验环境谱,针对喷涂和未喷涂TFHS-20缓蚀剂的T/R组件开展当量加速腐蚀对比试验,并以收发通道芯片的微观腐蚀形貌、铝合金外壳蚀坑深度、T/R组件收发性能和输出功率等为指标参数,表征缓蚀剂对T/R组件腐蚀行为的影响。结果表明,TFHS-20缓蚀剂仅使T/R组件的输出功率降低0.59%~0.78%、接收增益降低0.11 dB~0.21 dB,缓蚀剂对T/R组件收发性能影响非常小。未喷涂缓蚀剂的T/R组件,在加速腐蚀试验的第4周期时,发射通道性能和接收通道功能失效;喷涂缓蚀剂的T/R组件,在加速腐蚀试验的8个周期时,接收通道功能失效。所以,TFHS-20缓蚀剂能够有效地提高T/R组件的使用寿命。

一种面向低成本轻量级雷达的单比特复用阵列信号收发框架

面向低成本轻量级雷达的应用需求,该文提出了一种联合单比特采样量化和时分复用接收机的雷达信号收发框架。首先,通过介绍该框架的工作原理,阐述其在节省接收机数量方面的优势。从雷达资源配置的角度,分析了单比特采样量化在该框架中的重要性,并提出了该框架可利用时间换空间,获得比经典线性调频连续波雷达更好的探测性能。接着,推导了雷达测距、测速和测角公式,以及目标参数估计的克拉美罗界。在此基础上,验证了该框架的性能优势,同时也给出了其稳定工作的信噪比条件。最后,利用一种基于单比特二维多重信号分类的速度维配对算法,验证了该框架获取目标原理的正确性,以及性能分析的可靠性。

基于多干扰机协同的极化SAR干扰方法

针对单极化干扰机生成的干扰会被极化合成孔径雷达(SAR)鉴别和对消的问题,本文提出了一种基于多干扰机协同的极化SAR干扰方法。该方法在不改变现有干扰机单极化发射结构的基础上,通过时序协同不同位置的多个单极化干扰机,实现对极化SAR的干扰。具体来说,根据极化SAR抗压制和欺骗干扰处理方式的不同,该方法利用不同位置的多个单极化干扰机同时发射,使极化SAR无法准确估计出干扰机发射天线极化比,从而无法对消压制干扰,实现压制干扰的目的;使用不同位置的多个单极化干扰机交替发射,有效破坏相邻两个接收脉冲之间的相关性,使极化SAR无法实现假目标对消,从而实现对极化SAR欺骗干扰的目的,并且多部单极化干扰机交替发射也能实现方位向间歇采样的干扰效果,增加欺骗干扰生成虚假目标的复杂性。由于实际应用中不需要改变现有单极化干扰机发射结构,该文所提方法为实现对极化SAR干扰带来了便利。并且该方法在生成压制和欺骗干扰时均使用模板调制干扰方式,通过简单的模板修改就能实现可控的压制和欺骗干扰效果。文中首先分析了极化SAR抗压制和欺骗干扰的方法,然后分别给出了多干扰机生成压制和欺骗干扰的时序协同方式,最后以模板调制干扰为基础具体分析了多干扰机协同生成干扰的方法,并分析了多干扰机的布局和干扰机数量选取准则。理论推导和仿真实验证明了本文方法能够实现对极化SAR的干扰。

高频雷达射频干扰抑制的自适应接收滤波设计

为抑制高频雷达中的射频干扰,本文提出了一种自适应滤波器设计方法。首先,基于海杂波和射频干扰的多普勒特性,设计了海杂波区域自适应检测算法,以有效地估计射频干扰特性。然后,对海杂波、噪声和射频干扰的功率谱进行分析,并采用连续均值剔除算法,以检测射频干扰是否存在及其频率范围。最后,引入基于相似度约束的接收滤波器算法,根据射频干扰频带自动计算约束参数,从而实现了接收滤波器的自适应设计,以稳健地抑制射频干扰。仿真结果表明,相比传统白化滤波器,本文所设计滤波器可以有效地抑制宽带和窄带射频干扰,提高雷达抗干扰能力。

一种幅相联合调制雷达波形设计与处理方法

随着脉内特征识别、信号分选等电子侦察技术的发展,雷达波形设计正面临严峻的挑战。幅度调制作为一种新型脉冲调制方式,能够增加信号时域的复杂性,提升波形的反识别能力。本文提出一种幅相联合编码雷达波形,通过幅度相位联合调制提升雷达波形的复杂度,具有良好的反侦察潜力;利用幅度上的稀疏采样特点,提出匹配滤波与压缩感知相结合的回波信号处理方法处理此信号,有效提升低信噪比条件下的检测概率。最后通过仿真实验证明了所提幅相联合调制雷达波形设计与处理方法的有效性。

星源照射多基地雷达系统目标定位建模及精度分析

星源照射多基地雷达系统由一个星载发射源与多个接收站组成,这种一发多收的雷达系统定位精度较单星定位精度高。因为工作体制和构型原因,一发多收雷达系统的定位精度受多种因素影响。为理清多基地雷达系统定位精度的影响因素,文中给出一种典型的一发多收雷达系统定位模型;其次,从几何稀释因子(GDOP)角度出发,对比不同接收站数量对定位精度的影响,发现雷达系统接收站数量为三收或四收时系统效费比较高;然后,研究了不同探测构型所对应的一发三收雷达系统定位精度,发现顶角为120°的Y形布局方式下系统定位精度最优;最后,给出了系统定位精度随目标高度的变化。

雷达侦察接收机电磁环境评估和分级方法

针对雷达侦察接收机电磁环境分级困难、描述粗略、评估不准、操作性弱等研究现状,通过深入分析侦察接收机的作战环境、工作原理,以及性能指标受电磁环境的影响程度,提出了一种基于电磁环境效应的雷达侦察接收机电磁环境复杂度评估与分级方法。首先对雷达侦察接收机面临的电磁环境进行了分析,根据侦察接收机的工作机理及其技战术性能提炼并构建了针对侦察接收机复杂电磁环境评估的指标体系,最后给出了层次结构评估模型以及电磁环境等级划分规则,为研究雷达侦察接收机面临的复杂电磁环境及其分析评估提供技术支撑,同时也为提高侦察接收机在复杂电磁环境下的作战能力提供技术支持。

用于量子微波接收机的原子气室探头RCS分析

基于里德堡原子的量子微波接收机具有超宽带、高灵敏度等显著优点,在雷达探测、信号侦察等电磁对抗领域具有巨大的应用潜力。经典的微波接收机采用金属天线作为传感器探头,而量子微波接收机的传感器探头是一个全介质的原子气室。文中对原子气室探头的雷达散射截面积(RCS)进行分析,通过将原子气室与经典的微带贴片天线进行仿真对比,展示了原子气室探头在2 GHz~18 GHz的宽频带内具有更低的RCS。此外,还对影响原子气室RCS的主要因素(结构、尺寸、相对介电常数等)进行仿真分析,给出了低RCS原子气室的参数选取基本原则。

基于属性散射中心卷积核调制的SAR目标识别深层网络

卷积神经网络(CNN)的特征提取能力与其参数量有关,一般来说,参数量越多,CNN的特征提取能力越强。但要学好这些参数需要大量的训练数据,而在实际应用中,可用于模型训练的合成孔径雷达(SAR)图像往往是有限的。减少CNN的参数量可以降低对训练样本的需求,但同时也会降低CNN的特征表达能力,影响其目标识别性能。针对此问题,该文提出一种基于属性散射中心(ASC)卷积核调制的SAR目标识别深层网络。由于SAR图像具有电磁散射特性,为了提取更符合SAR目标特性的散射结构和边缘特征,所提网络使用预先设定的具有不同指向和长度的ASC核对少量CNN卷积核进行调制以生成更多卷积核,从而在降低网络参数量的同时保证其特征提取能力。此外,该网络在浅层使用ASC调制卷积核来提取更符合SAR图像特性的散射结构和边缘特征,而在高层使用CNN卷积核来提取SAR图像的语义特征。由于同时使用ASC调制卷积核和CNN卷积核,该网络能够兼顾SAR目标的电磁散射特性和CNN的特征提取优势。使用实测SAR图像进行的实验证明了所提网络可以在降低对训练样本需求的同时保证优秀的SAR目标识别性能。

干涉仪对频分正交MIMO雷达的测向性能分析

频分正交MIMO雷达的空间合成信号脉冲具有时变包络和空时耦合特性,为主动对抗无源电子侦察系统的测向提供了新的可能。本文针对相位干涉仪测向系统分析了电子侦察系统对频分正交MIMO雷达的测向误差。首先建立远场侦察接收机MIMO雷达合成信号模型,分析其时变包络特性和相位波前畸变特性及其对测向性能的影响,并提出一种通过初相调制来增大干涉仪测向误差的可行路径。仿真结果表明,相位波前畸变区和瞬时信噪比影响的干涉仪DOA估计误差主导性区域不同。利用MIMO雷达阵元相位调制可操控包络起伏特性,改变合成信号峰均比(PAR)从而增大抗截获性能。在干涉仪分析窗内,与相控阵雷达合成信号相比,当侦察接收机先验位置已知时,MIMO雷达合成信号功率可下降25 dB左右,而距离未知时也可下降10 dB左右,因此MIMO雷达能在一定程度上增大干涉仪的测向误差。

基于多核DSP的星载双基FMCW SAR成像算法实现

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)降低了传感器的峰值传输功率,使系统的重量和成本最小化,被广泛应用于机载平台。将双基地构型与FMCW技术相结合,应用于星载平台,即构成星载双基地FMCW SAR。本文对距离多普勒(range-Doppler,RD)算法进行改进,建立起一种高性能的适宜星载双基地平台的FMCW SAR成像频域算法,这种算法的处理精度明显提高,成像效果更好。基于多核数字信号处理器(digital signal processor,DSP)构建适用于星载双基SAR成像算法的并行处理架构,完成软硬件设计实现。验证了所提软件架构可以满足实时成像需求,以及算法工程化实现的可行性。

基于CNN-Swin Transformer Network的LPI雷达信号识别

针对在低信噪比(SNR)条件下,低截获概率雷达信号调制方式识别准确率低的问题,提出一种基于Transformer和卷积神经网络(CNN)的雷达信号识别方法。首先,引入Swin Transformer模型并在模型前端设计CNN特征提取层构建了CNN+Swin Transformer网络(CSTN),然后利用时频分析获取雷达信号的时频特征,对图像进行预处理后输入CSTN模型进行训练,由网络的底部到顶部不断提取图像更丰富的语义信息,最后通过Softmax分类器对六类不同调制方式信号进行分类识别。仿真实验表明:在SNR为-18 dB时,该方法对六类典型雷达信号的平均识别率达到了94.26%,证明了所提方法的可行性。

基于空间谱域的分布式无源雷达成像性能分析

无源雷达成像即利用空间中存在的多个辐射源和接收站,同时对同一目标进行多角度成像,从而获取丰富的目标特征信息,它是当前雷达成像领域的研究热点之一。文章对无源雷达成像性能的影响因素进行分析,从多个辐射源、多个接收站和目标组成的空间三维构型出发,建立了目标回波模型,推导出回波数据与点散射函数之间存在的空间谱域映射关系。以北斗卫星辐射源为例,使用后向投影(back projection,BP)算法对多点目标进行成像仿真。仿真实验从辐射源与接收站数量、辐射源与接收站排布间隔以及辐射源与接收站构型三方面,有效验证了空间谱填充与成像质量的关系,为后续无源雷达成像系统的设计提供理论支撑。

利用调频连续波雷达测距讲解频谱分析

分析模拟信号的频谱是离散傅里叶变换(DFT)的一个重要应用,也是本科“数字信号处理”课程的重要知识点。以调频连续波雷达测距为例,结合具体参数讲解“数字信号处理”课程中频率估计、频率分辨率和栅栏效应等知识点,探索如何结合工程案例提升专业课程的教学效果,不仅促进了学生对相关知识的理解,还让学生深刻体会到理论结合实际的重要性。