雷达编码信号相位抖动抗主动欺骗干扰

抗干扰雷达长期以来是雷达领域的研究热点,数字射频存储器(Digital Radio Frequency Memory,DRFM)技术通过转发最大程度模拟真实目标信号的欺骗干扰信号,对传统抗干扰雷达带来挑战。本文针对脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)雷达提出一种抗DRFM转发式干扰方法,该方法通过对发射波形相位抖动调制,在保留雷达发射的脉冲相干性的同时,使雷达接收机在DRFM干扰设备没有对雷达发射信号完全接收转发的情况下,具有一定的抗欺骗干扰能力。仿真结果表明,通过提高相位调制幅度与调制单元数,可以有效提高真假目标辨别概率,同时,相位抖动使信号的峰值旁瓣电平(peak sidelobe level,PSL)提升和雷达的杂波抑制能力降低可控。

非理想检测下多雷达网络节点选择与辐射资源联合优化分配算法

该文针对分布式相控阵多雷达网络的多目标跟踪场景,研究非理想检测条件下的节点选择与辐射资源联合优化分配算法。首先,根据分布式相控阵多雷达网络构成、目标运动模型、雷达量测模型以及雷达节点检测情况,推导非理想检测下以雷达节点选择、辐射功率和信号带宽为变量的贝叶斯克拉默-拉奥下界(BCRLB)闭式解析表达式,并以此作为多目标跟踪精度衡量指标。在此基础上,以最小化系统各雷达节点对所有目标的总辐射功率为优化目标,以满足目标跟踪精度门限以及给定的系统射频辐射资源限制为约束条件,建立非理想检测条件下多雷达网络节点选择与辐射资源联合优化分配模型,对各时刻雷达节点选择、辐射功率和信号带宽等参数进行联合优化设计,以提升多雷达网络的射频隐身性能。最后,针对上述非线性、非凸优化问题,采用基于障碍函数法和循环最小化算法的4步分解算法进行求解。仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法能在满足给定多目标跟踪精度的条件下有效降低分布式相控阵多雷达网络的总辐射功率,至少降低了约32.3%,从而提升其射频隐身性能。

针对回波数据异常时的雷达前视超分辨快速成像方法

机载扫描雷达前视成像可广泛应用于态势感知、自主导航和地形跟随。在雷达扫描过程中受到不经意的电磁脉冲干扰或设备性能异常等影响时,雷达回波数据出现异常值。已有的超分辨方法可以抑制回波中的异常值、提高角度分辨率,但没有考虑计算实时性问题。针对上述问题,该文提出了一种机载雷达超分辨方法实现回波数据异常时的快速前视成像。为了更好地拟合回波噪声,引入对异常值更加鲁棒的学生t分布,并采用期望最大化方法对成像参数进行估计。受截断奇异值分解方法的启发,将截断的酉矩阵引入目标散射系数的估计公式中。通过矩阵变换降低了求逆矩阵的尺寸,从而降低了参数估计的计算复杂度。仿真结果表明该文提出加速方法可以用更短的时间提高前视成像的角度分辨率,抑制回波数据中的异常值。

机载一维相扫雷达空域稳定算法研究

传统上机载雷达是采用硬件稳定平台保持天线扫描空域稳定的,如今采用数据处理方法保持扫描空域电子稳定的研究正在引领发展趋势。文中针对机载平台运动引起天线波束指向角的改变以及由此带来的探测精度下降甚至目标丢失的问题,系统地探讨了一维相扫机载雷达保持扫描空域稳定的波束控制方法,建立了机载运动平台下指向角变换的数学模型,推导出由于平台运动引起的波束指向角变换公式,设计了一维相扫移相码的计算方法,通过仿真验证了计算精度、计算时间、波束指向精度和移相器位数选取等关键技术指标。结果表明空域稳定算法有效可靠,为机载相控阵雷达波束控制设计提供了通用化的设计思路,具有较大的工程意义和实用价值。

机载对海MTI雷达目标RCS测量系统设计方法

针对机载对海动目标指示(MTI)雷达仅能够实现对海面运动目标检测、跟踪和定位,难以对目标进行属性判断的情况,为弥补目标属性判断的短板,基于MTI雷达探测功能,提出了一种适用于MTI雷达体制的相对雷达散射面积(RCS)测量方法,给出了相应的换算方法.经工程试飞试验验证,本文方法可较准确地对海面目标RCS进行测量,技术成果可推广到MTI雷达应用中.

机载双基雷达波束域杂波抑制方法

阵元域杂波补偿和抑制算法在阵元数增加时运算量急剧增大,采用同时多波束接收的空域降维方案能够显著降低系统复杂度,但波束域的机载双基雷达杂波非平稳性给杂波抑制带来了很大的困难,且波束域的补偿方法目前没有相关研究。针对上述问题,本文提出了一种适用于波束域的机载双基雷达非平稳杂波抑制方法。通过构造一个距离空变插值矩阵,对不同距离门的回波数据做不同的插值处理,实现了波束域距离非平稳性补偿,针对补偿后的数据采用波束域空时自适应处理方法,在降低复杂度的同时实现了有效的杂波抑制。仿真实验验证了该方法的有效性和可行性。

基于LVD变换的大时宽带宽信号雷达高速目标检测方法

随着电子战及超高速武器的快速发展,在现有雷达体制下,传统目标探测技术面临着严峻的挑战。为了在提高雷达高速目标的检测性能的同时,兼顾雷达抗干扰能力和战场生存能力,雷达发射需具有低截获特性的大时宽带宽信号。这种情况下,高速运动目标产生尺度效应和脉内多普勒使得匹配滤波失效。针对该问题,提出一种基于吕氏分布(LVD)的大时宽带雷达信号高速多目标检测方法。该方法对高速目标回波的自相关函数进行尺度变换,消除时间变量与延迟变量之间的耦合;再通过2D-FFT变换将回波能量在变换域中积累成峰值;最后通过峰值检测实现对高速目标的检测与参数估计。仿真分析表明,该方法不仅在低信噪比(SNR)下具有较高的检测性能,并且在复杂场景中能够检测多个目标,同时具有较高的参数估计精度。

弹载侧视合成孔径雷达信号分析及成像研究

本文探讨了装载在导弹上的侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中回波信号的特性和成像处理问题.根据导弹在要求合成孔径雷达成像期间内的飞行特点,建立了SAR工作的空间几何模型和目标距离表达式,分析了目标距离的时间变化特性和工作过程中多普勒参数的变化.由于要求成像的过程中,导弹的高度在不断减小,多普勒参数变化大,不能用同一参数对整个成像过程进行处理.分析和仿真表明,通过采用子孔径处理,能够得到聚焦的子孔径图像.

合成孔径成像激光雷达实验系统设计

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源成像系统,它的一个突出优势是可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果。为了研究合成孔径技术在激光波段的相关问题,给出了一种合成孔径成像激光雷达室内实验系统,有效模拟逆合成孔径技术的旋转目标成像技术。首先,概述了旋转目标成像的的基本原理。然后,在分析了系统设计的基本思想和技术难点基础上,改进了已有的室内实验系统,提出了收发镜头分置的系统,有效地克服了端面反射的影响。最后,给出实验系统框图和最终成像效果图,验证了所给系统的有效性和光波波段合成孔径技术的可行性。

多载频MIMO雷达的一种新的信号处理方法

多载频MIMO雷达(Multi-Carrier MIMO radar)是指利用频率分集和空间分集的方法来实现发射信号正交的具有多个发射和多个接收天线的雷达系统,该文研究了该体制雷达基于Dechirp处理实现距离高分辨的方法,分析了IFFT相参合成法以及伪峰产生原因,提出了一种新的处理方法--空域合成带宽法,它将空域分散发射的多载频LFM信号,先做Dechirp处理,然后再将通道分离后的各路信号顺序时移拼接合成一个大带宽的LFM信号,最后再对合成后的信号做IFFT处理以获得高分辨距离信息。它实现简单,能够在不增加运算量的条件下有效的抑制伪峰,并受目标运动影响小,计算机仿真验证了这些结论。

MIMO雷达正交相位编码信号的代数设计方法

针对多输入多输出雷达正交相位编码波形设计中数值优化方法计算量和存储量较大、效率较低的问题,提出一种代数理论设计方法.首先利用逆归约相乘法求解产生序列族所需的多项式;然后构造以该多项式为特征多项式的线性迭代方程,并通过线性移位寄存器求解而获得序列族;最后将该序列族映射为信号码集从而完成波形设计.仿真结果表明,该方法设计的波形恒模,并且具有低的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平.与数值优化方法比较,码集序列数量大,波形产生速度快.

外辐射源雷达参考信号提纯方法

在外辐射源雷达中,用于接收直达波信号的参考天线不仅会接收基站的直达信号,同时还会不可避免地接收到经地面建筑等反射的强多路径信号,直接利用参考天线接收的参考信号与目标回波匹配积累会产生额外的检测峰值。针对这个问题,提出了一种该场景下的外辐射雷达参考信号提纯方法。首先,将回波信号投影至参考信号的子空间中提取回波信号中的直达波信号。然后,利用此直达波信号对消参考信号中的干扰获取纯净的参考信号。最后,利用纯净的参考信号与杂波抑制后的目标回波匹配得到检测结果。计算机仿真和理论分析表明,该方法具有较好的参考信号提纯性能。

一种新的基于GPS照射源的天基雷达信号处理算法

天基雷达 (SpaceBasedRadar SBR)由于本身所具有的覆盖面积广、抗隐身和抗摧毁性等优点而得到越来越多的研究。通过分析基于GPS照射源的天基雷达 ,提出了一种基于对Gold码进行合理划分的对空中目标进行探测的信号处理算法 ,该算法具有实时处理的优点。

基于复高斯模型的样本缺失窄带雷达信号重构算法

该文提出一种针对窄带雷达信号存在样本缺失情况下的信号重构算法。由于窄带雷达体制下,目标回波近似服从复高斯分布。在这一前提下,首先建立描述样本缺失观测信号与未知完整信号间关系的概率模型,然后根据贝叶斯准则推导出在给定样本缺失观测信号条件下完整信号的后验分布,最后利用期望最大(Expectation Maximization,EM)算法得到模型中参数的最大似然估计,进而得到完整信号的重构。该方法的优势是只需利用样本缺失观测信号就可以重构出未知的完整信号,除了复高斯分布的假设,不需要其他任何样本信息和先验假设帮助参数学习。基于实测数据的实验结果和与现有算法的比较结果表明该方法能够获得较好的重构性能。

GSM信号外辐射源雷达同频干扰抑制方法

在外辐射源雷达中,尤其是全球移动通信信号辐射源雷达中,不仅存在很强的直达波和多路径干扰,同时还存在着来自同频基站的同频干扰.在没有干扰样本的情况下,很难单独利用时域相消的方法抑制同频干扰.针对回波通道中含有同频干扰的问题,提出了一种外辐射源雷达同频干扰的抑制方法.首先利用低副瓣空域滤波消除远区的弱干扰,同时对近区的强干扰进行一定程度的抑制;然后利用时域干扰对消算法抑制来自主基站的直达波及多径干扰;最后利用稳健的自适应波束形成方法对剩余的干扰进行抑制.理论分析与计算机仿真实验表明,该方法具有良好的干扰抑制性能和较低的运算量.

应用正交码组信号的传统雷达距离旁瓣抑制方法

为了抑制传统雷达的距离旁瓣和提高传统雷达抗欺骗式干扰性能,该文提出一种传统雷达随机发射一组正交信号的信号发射策略。给定一组正交性好且距离旁瓣低的相位编码信号,雷达在每次发射时从这组波形中随机选取一个波形进行发射,接收端已知该发射信号波形并基于该波形对接收信号进行脉冲压缩,最后对多次相邻脉冲的回波信号进行相干积累。理论分析和仿真结果均表明,距离主瓣信号能够有效积累,而距离旁瓣信号近似白化,因而脉冲积累后可明显降低系统的最大距离旁瓣电平。

脉冲相位编码信号大测绘带合成孔径雷达成像

在传统单天线体制的合成孔径雷达成像中,存在方位向高分辨率与大测绘带相互制约的关系,以前的方法总是寻求两者的折中.针对这一问题,提出了一种利用脉冲信号相位编码解距离模糊的新方法,在保证方位高分辨的同时实现大测绘带成像.该算法通过引入初始调制相位,利用回波方程建立线性方程组,实现了将产生距离模糊的不同子测绘带回波分离,取得了很好的成像效果.相对于多天线方法解模糊,具有系统复杂度低、容易实现等优点。

基于高速数模转换器的通用雷达信号模拟器的设计

针对雷达设计调试困难的问题,提出一种通用雷达信号模拟器的设计方案,以一个FPGA和两个高速DA芯片为核心,另外配置大容量存储器。目标及环境数据采用DDS方法产生或通过外部接口加载,再经过DAC输出雷达回波信号,供雷达信号处理机调试使用,文中给出了模拟器应用实例。

天波超视距雷达缺损信号的频谱重构

天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)电波通过电离层折射作下视探测,具有观察距离远、观察范围广、反隐身等特点。但由于OTHR通常采用HF频段,电波传播环境复杂,回波存在很强的瞬态干扰。对OTHR信号的瞬态干扰抑制导致信号缺损。同时,现代OTHR需要多目标海空兼容工作,也导致回波信号的非均匀连续采样。针对OTHR信号的部分缺损问题,提出了基于稀疏信号处理的完整频谱重建算法。算法中将OTHR稀缺信号的频谱重建问题转化为一个范数1优化函数的求解问题,直接获得信号的完整频谱。利用仿真和实测数据分别对干扰和非连续采样导致的缺损信号进行频谱恢复,结果验证了算法的有效性。

弹载相控阵雷达系统设计与信号处理问题

弹载相控阵雷达的系统设计与信号处理实现低空目标探测是下一代主动雷达导引头的一项关键技术。针对这些问题,本文从技术难点、工作模式等方面对导引头雷达动目标检测进行了分析。相比机载预警雷达,弹载雷达采用前视阵列且运动速度快、工作波长短,杂波存在距离、多普勒多重模糊问题,杂波特性严重非均匀,杂波抑制难度大。本文给出了笔者在弹载雷达系统设计及空时自适应处理方面所做的工作,同时指出了目前这一领域有待改善和研究的相关问题。