一种步进频率信号认知雷达波形优化设计方法

认知雷达常用于完成探测、跟踪、成像及识别等多重任务,为提高其综合性能,需兼顾多方面因素研究其波形优化设计问题。基于此,提出一种基于压缩感知（CS）RIPless准则的步进频率信号认知雷达波形优化设计方法。首先,建立了目标回波信号稀疏模型,分析了其与发射信号模糊函数之间的关系。其次,根据模型中观测矩阵的构造,基于RIPless准则,将波形设计问题转化为概率分布的互相干参数及其协方差矩阵的条件数的优化问题,从而通过自适应寻优算法,获得优化的步进频率信号脉冲重复时间间隔序列和子脉冲频率序列。相较于传统方法,所提方法在信号发射与接收之间形成了信息实时反馈和信号优化重构的闭环,在高概率准确重构目标径向一维距离像的同时,也实现了发射信号模糊函数的优化。最后,仿真计算验证了所提方法的有效性。     

相控阵主动雷达导引头波形策略

针对高脉冲重复频率脉冲多普勒(HPRF-PD)体制的相控阵主动雷达导引头中存在的距离遮挡问题,设计了一种新的波形选择策略。首先,利用提出的脉冲重复频率(PRF)波形选择策略,离线计算得到距离对应PRF的波形查找表。然后,通过叉积自动频率控制环路滤波(CPAFCLF)算法预估下个相参处理间隔(CPI)导引头与目标间的径向相对速度,并联合提出的基于Sage-Husa带有速度预测的自适应"当前"统计模型(SH-ACSMVP)算法得到的距离跟踪值,获得下个CPI的距离预测值。在跟踪机动目标场景中,相比于"当前"统计(CS)模型跟踪算法及基于"当前"统计模型的自适应无迹卡尔曼滤波(CAUKF)算法,本文算法得到的距离预测误差更小,误差收敛速度更快。根据此距离预测值从波形查找表中选择波形发射,作为下个CPI的发射波形,实现后续跟踪阶段的抗距离遮挡,提高目标跟踪性能。仿真结果表明了本文所设计波形选择策略的正确性及有效性。     

一种孔径和频率二维稀疏的步进频SAR成像方法

 步进频率信号(SFWs)在不增加雷达系统瞬时带宽的情况下能够获得高的距离向分辨率的同时,也存在着抗干扰能力较差及其等效重复频率较低的问题,并且在方位向积累时间内由于雷达载机工作状态的变化,会导致方位向的数据录取不完整。针对上述问题,提出一种孔径和频率二维稀疏的步进频合成孔径雷达(SAR)成像方法。首先,分析了稀疏步进频率信号(SSFWs)的SAR成像模型,然后基于压缩感知理论完成距离向成像处理。其次,针对稀疏孔径的回波数据,通过构造成像算子和压缩感知重建模型的方法实现其距离徙动校正和方位压缩处理,进而获得二维成像结果。相比于传统的步进频率信号SAR成像,利用所提方法能够在少量的频率资源和雷达回波数据情况下实现准确的SAR成像。最后,通过对仿真和实测的步进频率雷达数据进行成像处理,验证了所提方法的有效性和可行性。     

一种横向机动弹道下SAR成像算法

针对横向机动弹道下SAR成像回波方位向和距离向严重耦合、弹载SAR平台实时性要求高的特点,提出了一种基于频谱分析的扩展SAR成像算法。首先,以初始距离相同的目标作为成像处理对象,建立了横向机动下弹载SAR成像模型,分析了回波相位和瞬时距离的泰勒展开;然后,采用包含水平面速度和偏航加速度参数的相位因子依次进行距离徙动校正、二次相位补偿和多普勒中心频率补偿,实现了SAR图像的精确聚焦。该算法处理流程简单、实时性高,适合横向机动弹道下的中等分辨率的大斜视成像,给出了算法流程,仿真验证了算法有效性。     

一种提高距离分辨率的FMCW SAR RD成像算法

调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。从频谱的角度进行分析,FMCW SAR的距离分辨率取决于频率测量分辨率。文章研究了一种FMCW SAR高距离分辨率成像算法——利用FFT得到差频信号谱峰的粗略范围,再对这一范围进行ChirpZ变换,从而实现距离高精度估计,并且避免了大的计算量。仿真结果表明该方法的有效性。     

星载Mosaic模式SAR成像算法研究

以色列发射的第1颗SAR(合成孔径雷达)侦察卫星TECSAR中成功应用了一种新的工作模式———Mosa-ic模式,该模式兼具高分辨率和大成像测绘带的优势。给出了该模式可行的成像方案,并提出了一种解多普勒模糊的方位变调频算法,结合ECS(扩展线频调变标)算法对该模式进行成像,降低了系统对PRF(脉冲重复频率)的要求,在系统所能达到的有限PRF条件下,最大程度地增加了马赛克单元的方位无模糊成像宽度。仿真结果验证了算法的有效性。     

问与答

白杨-M问:1、什么是脉冲多普勒雷达?答:脉冲多普勒雷达就是工作在脉冲波形下的一种多普勒雷达,其工作原理是对脉冲列信号进行频谱分析,并对其单根谱线进行滤波,以测得目标的径向速度和距离。与一般时域检测的脉冲体制雷达不同之处是,脉冲多普勒雷达是频域检测,对回波脉冲列进行频谱分析,利用运动目标的回波信号具有多普勒频移的特点,将     

无线电引信海面及目标多普勒回波仿真分析

频谱识别技术利用海面及目标回波的多普勒频差来滤除海杂波信号。为准确分析弹目交会时引信回波的多普勒频谱,采用了三维弹目交会模型对弹目不共面时引信回波进行模拟,利用等多普勒线划分海面区域进而计算海面回波多普勒频率,利用目标不同散射点合成的方法推导了目标回波多普勒频率的表达式,并在弹目飞行速率、弹目交会角及目标脱靶量等因素不同时对引信回波多普勒频率进行仿真,通过仿真分析得出了以上因素对引信回波多普勒频率的影响,并验证了频谱识别技术在不同交会条件下的有效性。     

岛礁环境下空舰导弹搜索航向优选

针对空舰导弹打击岛礁区水面舰艇目标问题,由岛礁与目标的相对位置关系,将导弹搜索航向划分为 4个区域,界定了降低岛礁影响的区域;从岛目距离、弹载雷达搜索扇面、开机距离、最小间隔角等方面,研究了空舰导弹搜索航向计算方法。通过仿真实验,分析了不同最大间隔角和岛目距离情况下的空舰导弹搜索航向优选方法。     

天基雷达监视的系统最佳化技术

为了使天基监视雷达达到最高效能,必须考虑探测装置和系统的各种参数,它们相互间的关系,以及这些参数与整个系统性能之间的关系。视区与轨道高度有关,雷达波束照射的区域在视区内变化相当大。这会影响到虚警时间、相应的虚警数和所需的检测门限。为解决距离和速度模糊,脉冲多普勒雷达必须采用多种脉冲重复频率(PRF)。对每种PRF都要作一次试检测,所以有几种“n中有m”的检测方案。为保持系统检测输出概率和虚警时间为预定值,这些检测方案会影响到每次试检测所需的检测检率。这些因素和波形效率强烈地影响系统的总驻留时间和区域覆盖速率。波形效率与多普勒脉冲串的波形持续时间与双程传播时间的比值有关。同时使用了相干     

适用于非合作发射源的合成孔径雷达无源成像方法

 合成孔径雷达(SAR)具有突出的高分辨率成像能力,在民用和军用领域体现出重要的应用价值。在复杂的作战环境中,提高SAR的电子对抗性能成为SAR技术发展考虑的重要方面。提出一种新的SAR无源成像方法,该成像方法将单部机载SAR接收机或多部机载SAR接收机在不同位置处接收到的回波信号相关,对相关后的信号采用滤波反投影方法进行成像,可重建场景的辐射率。该成像方法不需要已知发射源的波形和位置信息,适用于非合作发射源,具有良好的电子对抗性,并且适用于任意载机飞行轨迹、多基SAR等情形。仿真验证以双基情形为例,验证了该SAR无源成像方法的有效性,并分析了影响成像质量的各关键因素。     

Doppler ambiguity resolution using multiple PRF

An algorithm for velocity ambiguity resolution in coherent pulsed Doppler radar using multiple pulse repetition frequencies (PRF) is presented. It relies on the choice of particular values for the PRFs. The folded frequency of the target signal is obtained by averaging the folded frequency estimates for each PRF, and a quasi maximum likelihood criterion is maximized for ambiguity order estimation. The fast implementation of this nonambiguous estimation procedure is based on the fast Fourier transform (FFT), The proposed waveform allows full exploitation of any (even) number of PRFs, which appears to be important for estimation improvement. The effects of the waveform parameters and the folded frequency estimation variance on the performance of the ambiguity order estimation procedure are evaluated theoretically and through computer simulations. Mean square error (MSE) curves are given to assess the Doppler frequency estimation accuracy. Finally, the new method is compared with a classical technique and the implementation of the algorithm in a clutter environment is addressed.     

基于结构不确定性的非线性鲁棒制导律设计

根据多普勒雷达导引头和红外成像导引头多模制导导弹弹道中段制导信息精度的特点,以非线性鲁棒控制理论为依据,设计了一种制导律.仿真结果表明,该制导律对弹目相对距离测量干扰有较好的鲁棒性,对目标大机动也有鲁棒性.因此,这种制导律可以作为多普勒雷达导引头和红外成像导引头多模制导导弹弹道中段的制导律使用.     

Mitigating Range Ambiguity in High PRF Radar using Inter-Pulse Binary Coding

The paper proposes a way to increase the energy within a coherent processing interval (CPI) using more pulses instead of longer pulses. Long coded pulses result in masking targets at close range and poor Doppler tolerance. Increasing the number of pulses implies high pulse repetition frequency (PRF), which suffers from range ambiguity and target folding. These drawbacks of a high PRF can be mitigated by inter-pulse coding. The approach suggested here should be attractive for close and mid range applications of radar, ground penetrating radar, ultrasound imaging, and more.     

机动目标的逆合成孔径雷达成像

 逆合成孔径雷达(ISAR)和合成孔径雷达 (SAR)都是利用目标 (场景)与雷达的相对运动,提高横向分辨率,实现对目标 (场景 )的成像。SAR的运动方是雷达平台,可控制作平稳飞行,且用仪器测校其偏离误差;ISAR的运动方通常是非合作目标,运动不受控制,且难以精确测量。当目标作机动飞行时,以目标作固定基准,雷达等效地在空间形成流形复杂的逆合成孔径 (阵列 ),对这种情况下成像的问题进行了系统的研究。     

Performance improvement for constellation SAR using signal processing techniques

A new concept of spaceborne synthetic aperture radar (SAR) implementation has recently been proposed - the constellation of small spaceborne SAR systems. In this implementation, several formation-flying small satellites cooperate to perform multiple space missions. We investigate the possibility to produce high-resolution wide-area SAR images and fine ground moving-target indicator (GMTI) performance with constellation of small spaceborne SAR systems. In particular, we focus on the problems introduced by this particular SAR system, such as Doppler ambiguities, high sparseness of the satellite array, and array element errors. A space-time adaptive processing (STAP) approach combined with conventional SAR imaging algorithms is proposed which can solve these problems to some extent. The main idea of the approach is to use a STAP-based method to properly overcome the aliasing effect caused by the lower pulse-repetition frequency (PRF) and thereby retrieve the unambiguous azimuth wide (full) spectrum signals from the received echoes. Following this operation, conventional SAR data processing tools can be applied to focus the SAR images fully. The proposed approach can simultaneously achieve both high-resolution SAR mapping of wide ground scenes and GMTI with high efficiency. To obtain array element errors, an array auto-calibration technique is proposed to estimate them based on the angular and Doppler ambiguity analysis of the clutter echo. The optimizing of satellite formations is also analyzed, and a platform velocity/PRF criterion for array configurations is presented. An approach is given to make it possible that almost any given sparse array configuration can satisfy the criterion by slightly adjusting the PRF. Simulated results are presented to verify the effectiveness of the proposed approaches.     

高信噪比、高分辨宽测绘带成像

针对传统高分辨和宽测绘带以及高信噪比和宽测绘带之间的矛盾,提出一种基于脉内扫描面阵合成孔径雷达(SAR)系统的二维空域联合处理算法实现高信噪比、高分辨宽测绘带成像。文中首先建立脉内扫描面阵SAR系统模型,该系统采用低脉冲重复频率(PRF)获得宽测绘带信息,同时利用脉内扫描方式获得高信噪比的回波信号。对于低PRF采样宽多普勒谱(对应方位高分辨)引起的多普勒模糊以及脉内扫描引起的距离模糊,提出一种二维空域联合处理算法解距离和多普勒模糊,并且详细地分析了地形高度变化对解模糊算法的影响。最后,通过仿真实验验证了本文算法的有效性。