一种雷达通用信号处理系统的实现与应用

鉴于FPGA和DSP各自的优势,FPGA+DSP信号处理架构,已成为信号处理系统的常用结构。但目前此结构处理平台功能固定、通用性差,或对平台的介绍缺乏具体实现。文中针对以上两点提出一种通用信号处理系统,该系统不仅将两种处理器的优点集于一身,并且具有很强的通用性,可以应用于不同的雷达系统。最后分别列举了该系统在连续波雷达和脉冲雷达中的一种典型应用。

基于ADSP_TS201的雷达信号处理机设计

开发了一套以4片TS201和一片FPGA为核心的雷达信号处理系统。DSP仅通过链路口实现点对点通信,内存空间独立。系统仅用一副板卡即完成了雷达数据处理,使其具有硬件结构简单、体积小、程序易调试、整体可靠性高等特点,可以实现副瓣对消、四路信号的脉冲压缩与动目标检测等功能,该系统已成功应用于实际工程中。

基于自然梯度的独立子空间盲信号处理方法

作为盲信号处理的独立成分分析方法的扩展,独立子空间分析具有更广阔的应用前景.本文首先给出了独立子空间分析的一般定义和正则化定义,同时把其与独立成分分析方法进行了对比.此外,讨论了独立子空间分析的可分离性与解的唯一性问题.基于极大似然估计和自然梯度方法,本文给出了独立子空间分析的自然梯度算法.仿真实验通过二维的独立子空间分析说明本文提出算法的有效性.

基于VS2010的雷达信号分析软件设计

传统雷达信号的测量需要联合多台仪器,所需的成本较高且操作繁杂,同时无法对复杂调制类型的雷达信号进行全面、准确地分析。针对这些缺陷,文中设计并开发了基于VS2010平台的集时域、频域和时频域测量于一体的雷达信号分析软件,对复杂多制式雷达信号的脉内、脉间参数进行全面分析测量。简述了软件的总体设计及各模块的功能,并对软件的界面和功能设计给出了具体实现过程。软件具有操作简便、测量精度高、稳定性强等优点,可广泛应用于多制式雷达信号分析测量过程中。

基于VS2010的雷达信号自动测试软件设计

传统方法对雷达信号分析与测试是通过示波器与频谱仪联合完成,耗费巨大、操作复杂、功能单一,而且无法完整描绘复杂调制类型雷达信号的所有特征。针对这些缺陷,设计并开发了基于VS2010的雷达信号自动测试软件,实现了对复杂雷达信号和雷达收发性能的测试及全面分析。文中简述了软件的总体设计及各功能的测试方法,并对软件界面及其功能设计给出了具体实现过程。软件采用模块化的设计思想,具有集成度高、通用性好和扩展性强的特点,适合应用于对雷达信号和系统性能进行测量与评估。

机载前视阵列雷达俯仰-慢时间空时自适应处理

针对机载前视平面阵列雷达杂波抑制问题,提出了一种利用阵列俯仰维自由度和慢时间自由度进行空时二维自适应处理的方法。分析了该模型中杂波在俯仰-多普勒平面的分布规律,通过采用多普勒频移方法补偿了杂波的距离非均匀性,与常规方位-多普勒空时二维自适应处理方法不同,所提方法可以同时补偿杂波的主瓣和旁瓣。最后通过仿真实验将所提方法与三维空时自适应处理、传统方位-慢时间二维自适应处理作了对比,证明了所提方法的优越性。

一种有效的MIMO雷达相干信源波达方向估计方法

提出了一种基于接收数据样本复用的MIMO雷达相干信源波达方向估计方法.算法利用MIMO雷达发射波形的分集以及MIMO雷达收、发阵列之间的对偶性,对MIMO雷达回波数据矩阵进行了样本复用以等效地增加样本数量,获得基于发射阵和基于接收阵的虚拟子阵接收信号.利用各个子阵之间的平移不变特性计算空间平滑之后的协方差矩阵,提高了相干信源波达方向估计的精度.计算机仿真验证了该方法的有效性.

极化-空域联合抗机载雷达欺骗式主瓣干扰

机载雷达欺骗式主瓣干扰不仅会引起大量虚警,还会污染空时自适应处理(STAP)器的训练样本,引起自适应方向图畸变,导致期望信号相消和杂波抑制性能下降。针对此问题,利用目标信号与干扰信号极化特性的差异,该文提出一种极化-空域联合自适应波束形成的方法来抑制欺骗式主瓣干扰。该方法首先在多普勒清晰区挑选干扰样本,并采用特征融合技术估计干扰协方差矩阵,然后采用重叠滑窗的子阵合成方式进行极化-空域联合自适应波束形成,在抑制主瓣干扰的同时为后续杂波抑制保留了空域自由度,最后通过STAP抑制剩余的杂波。该算法可以有效滤除密集欺骗式干扰,减少由其引起的虚警,改善机载STAP雷达的杂波抑制性能。仿真结果验证了该方法的有效性。

快速QAM信号多模盲均衡算法

该文提出一种改进的QAM信号的多模盲均衡算法,其利用发送信号的实部(或虚部)信息构造代价函数。并且,提出了通过共轭梯度算法得到均衡器最优权的算法,该算法具有二次收敛性,与传统恒模算法和多模算法相比较,有非常快的收敛速度和非常少的计算量,并且均衡效果相当。最后,通过误码率和收敛速度分析该算法的可靠性和有效性,通过计算机仿真证明了该算法的有效性。

一种适用于MIMO雷达的低复杂度二维DOA估计方法

本文提出了一种适用于收、发共阵多发多收(MIMO)雷达的低复杂度二维波达方向(DOA)估计方法.该方法将MIMO雷达的虚拟二维阵列分解为多个构形相同但位置不同的虚拟子阵,通过一种基于预投影的ESPRIT算法得到同一目标二维DOA的多组估计值,极大地降低了运算量.并利用Kalman滤波器对这多组二维DOA估计值进行融合,提高了估计值的精度.同时,利用收、发对偶性对样本数据进行了重排,等效地将样本数加倍,进一步提高了二维DOA估计精度.数值仿真的结果证明了该方法的有效性.

MIMO雷达最大似然波达方向估计方法

根据MIMO雷达的工作原理和回波模型,在传统最大似然算法的基础上,提出了MIMO雷达波达方向估计的最大似然方法。通过理论分析,给出了波达方向估计的一致性证明和估计方差的计算公式。理论分析表明,MIMO雷达的最大似然估计方差比传统的相控阵雷达要小,估计性能优于传统相控阵雷达。最后通过蒙特.卡罗实验对不同信噪比、快拍数和接收阵元数等情况下波达方向估计的方差进行了仿真,证实了理论分析的正确性。

MIMO通信系统中QAM信号的快速半盲均衡算法研究

该文针对传输正交幅度调制(QAM)信号的多输入多输出(MIMO)系统的均衡问题,结合方环算法(SCA)的简单性和软决策(SDD)算法的精确性,提出了一种既比较精确又简单的算法(SCA+SDD)。在优化该算法的代价函数过程中,首先用很少的训练序列(等于接收天线数)得到均衡器权向量的一个粗略估计,然后提出利用共轭梯度法进行迭代优化该代价函数的方法,该算法具有近似的二次收敛性,与传统梯度类算法相比较,该方法有非常快的收敛速度和较少的计算量。最后通过误码率(BER)和收敛速度分析该算法的可靠性和有效性,并且通过计算机仿真证明了该算法的良好性能。

直接数据域迭代空时自适应处理方法

针对常规空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)在机载雷达非均匀杂波环境下杂波抑制性能下降的问题,提出一种直接数据域(direct data domain,DDD)迭代空时自适应处理方法。首先利用数据的特殊结构和空时谱的稀疏性引入一种新的迭代自适应(iterative adaptive approach,IAA)空时二维谱估计算法,然后在获得待检测单元空时谱分布的基础上重构无孔径损失的协方差矩阵,最后根据目标信号在空时平面的分布特点,提出一种新的目标剔除算法对协方差矩阵进行修正,以避免目标自相消。仿真实验结果表明,在存在3%阵列误差的情况下,所提方法在旁瓣杂波区的改善因子比传统直接数据域方法高出约10dB、比多普勒平移法高出约5dB。

联合运动补偿的逆合成孔径雷达成像方位定标方法

在雷达识别系统中,确定目标的尺寸对于提高目标识别能力具有重要的意义。针对逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像的定标问题,考虑了等效转台和残余平动引入的相位误差,提出了一种ISAR目标有效转动速度估计的新方法。通过在距离多普勒图像中自适应提取若干目标特征点,对其建立时变自回归模型(time-varying autoregressive,TVAR)。利用多项式拟合极点的多普勒历程,解算有效转动速度与残余相位误差系数。该方法不仅能可靠实现方位定标,残余的相位误差补偿可进一步提高图像的聚焦性能。仿真和实测数据实验验证了所提方法的有效性。

非均匀杂波MIMO雷达检测

本文针对非均匀杂波,利用球不变随机矢量(SIRV)建立了机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波模型.基于杂波协方差矩阵不满秩,提出了一种用于估计归一化杂波协方差矩阵的修正渐近最大似然(MAML)算法及其广义似然比检测器,即修正渐近广义似然比检测器(MAGLRT).仿真试验结果表明,在非均匀的杂波下,MAGLRT较常规高斯模型检测器具有明显优势;与单输入多输出(SIMO)雷达相比,该MIMO雷达也显示出更优越的检测性能.

基于矢量传感器MIMO雷达的发射极化优化DOA估计算法

针对常规矢量传感器MIMO雷达没有利用发射极化信息导致波达方向(DOA)估计精度较差的问题,该文提出一种克拉美罗界(CRB)最小化的发射极化优化算法。首先建立矢量传感器MIMO雷达的接收信号模型;然后分析固定发射极化矢量传感器MIMO雷达DOA估计算法的不足;接着推导任意发射极化状态下的CRB,计算最小CRB对应的极化状态;最后利用该优化极化状态采用固定极化DOA估计算法得到DOA估计。该算法的DOA估计精度高于固定极化DOA估计算法。且该算法的2维DOA估计可自动配对,发射电磁矢量传感天线位置可任意。仿真结果证明了该算法的有效性。

太赫兹逆合成孔径雷达相位误差分析和补偿方法

通过对太赫兹逆合成孔径雷达(THz-ISAR)成像原理进行分析,构造目标回波距离维相位误差的多项式表示形式,提出了基于启发式最小熵搜索的二次相位误差校正方法和基于距离维自聚焦的三次及三次以上相位误差校正方法,校正了THz-ISAR回波信号距离维的相位误差,进而消除THz-ISAR一维距离像和二维成像结果中的散焦和展宽现象。理论分析和仿真实验结果都表明该方法能够有效补偿目标回波距离维相位误差,提高一维距离像和二维成像的聚焦效果。

高超声速平台雷达杂波特性研究

高超声速平台载雷达下视时面临恶劣的杂波环境,对其杂波特性的分析是杂波抑制的基础。针对高超声速飞行器雷达杂波估计问题,文中对高超声速载雷达杂波进行了建模仿真,分析了在不同脉冲重复频率下高超声速平台载雷达杂波的距离———多普勒谱特性和空时二维杂波谱特性。并从杂波抑制的角度分析了不同重频体制的优劣,指出了高超声速平台杂波抑制可以折衷选择中等重复频率。

机载非正侧阵雷达自适应子空间方法

机载非正侧阵雷达使杂波具有距离非平稳特性且传统的空时自适应方法性能下降严重。为了解决这个问题,该文提出一种自适应的子空间方法。该方法首先利用曲线拟合估计构型参数,然后利用估计的构型参数计算杂波子空间,最后将数据向杂波子空间对应的正交补空间进行投影来抑制杂波。仿真实验结果表明,该方法可以取得较好的参数估计精度与杂波抑制性能。

一种用于高脉冲重复频率雷达的TBD检测算法

针对高脉冲重复频率雷达高速运动弱小目标检测的距离模糊问题,提出了一种基于动态规划的检测前跟踪算法。在目标的状态转移方程中,将目标的实际距离转化为模糊距离和模糊数两个变量,将解距离模糊问题转换为对模糊距离和模糊数的联合估计问题。文中提出的基于动态规划的检测前跟踪算法,通过最大后验概率估计方法(MAP)联合估计目标的模糊距离、多普勒速度和模糊数的变化,在存在距离模糊的情况下完成了对高速弱小目标能量的积累和检测。仿真结果表明,在多重脉冲重复频率工作模式下,该算法对高速运动弱小目标具有很好的检测性能。