低波段天基雷达射频干扰机理及抑制方法

天基合成孔径雷达(SAR)是一种重要的主动遥感设备,在测绘、目标警戒、资源探测等方面具有独特的全天时、全天候优势。但由于低波段电磁频谱异常拥挤复杂,也容易受到其他无线电设备的非蓄意射频干扰(RFI)。本文针对工作于P、L波段的天基SAR系统,分析其常见的地面射频干扰源及其干扰机理,并构建典型的窄带与宽带干扰模型,比较分析了频域陷波、最小均方(LMS)算法、自适应线谱增强(ALE)、特征子空间分解与时频滤波等多种干扰抑制算法,并在卫星实测数据的基础上进行仿真验证抑制宽带干扰的有效性。仿真结果表明:时频滤波算法抑制宽带干扰效果最好,造成的信号损失最小,能够为后续天基合成孔径雷达的抗干扰算法设计提供决策依据。     

基于特征空间的GPS自适应阵干扰抑制技术研究

讨论了GPS系统中自适应阵干扰抑制的问题,对比研究了最优自适应阵与基于特征空间自适应阵的抗干扰性能。通过理论推导和仿真分析,与最优自适应阵相比,基于特征空间在信号与干扰噪声比性能上略有不如,但其在理论上能够完全抑制干扰,具有更好地干扰抑制比。     

改进的广义特征空间波束形成算法

常规的线性约束最小方差波束形成器在系统存在指向误差时性能会急剧下降。广义特征空间波束形成算法将线性约束法和特征空间法相结合,获得了较好的稳健性。但是这种方法只能在一定的指向误差范围内保持性能稳定,当指向误差较大而使期望信号落在预定波束主瓣边缘时,其性能将严重恶化。对广义特征空间波束形成算法进行改进,提出一种对较大指向误差也具有稳健性的波束形成方法,方法利用矢量旋转法对预定导向矢量进行校正,用校正后的导向矢量替换原算法中的预定导向矢量,以获得权向量。计算机仿真证实了方法的有效性。     

针对变换域窄带干扰抑制的干扰研究

介绍了窄带干扰抑制的基本原理,研究了传统的对抗窄带干扰抑制的线性调频干扰(LFMJ)方式,分析了其局限性.在线性调频干扰的基础上,提出了时变调频干扰(TV-FMJ)技术,仿真证明,时变调频干扰(TV-FMJ)技术可以很好地对抗窄带干扰抑制.     

基于改进的Toeplitz化处理的相干源非均匀线阵自适应波束形成算法

针对相干源非均匀线阵的波束形成,提出了Toeplitz化的基于特征空间的线性约束最小方差自适应波束形成算法(TELCMV)。该算法利用阵列接收信号的相关性进行Toeplitz化处理、把期望信号方向向量向信号子空间投影、进行线性约束最小方差波束形成来得到TELCMV权向量;TELCMV权向量没有包含噪声子空间的分量,而期望信号和干扰信号的输出不变,所以提高了输出信干噪比(SINR),收敛速度也快,在低信噪比和小快拍数下能取得较好的波束形成性能。仿真试验结果证明了TELCMV算法的优越性能。     

应用星载多波束调零天线进行跳频跟踪干扰抑制

本文将多波速调零技术与跳频技术相结合，提出了一种新的基于线性约束差分恒模算法的跳频跟踪干扰抑制方案。该方案干扰抑制速度快，对系统误差不敏感，能对快速跟踪干扰进行有效抑制。     

基于FRFT的抗线性函数移频干扰算法研究

线性函数移频干扰可以对线性调频脉冲压缩雷达形成有效的压制性干扰,改变载频和调频斜率均无法有效对抗线性函数移频干扰.通过分析线性函数移频干扰对线性调频脉冲压缩雷达的干扰效果和原理,提出了基于FRFT的抗线性函数移频干扰算法,从理论上分析了该算法的可行性,最后通过仿真验证了该算法的正确性和可行性.     

GNSS接收机中一种新的射频干扰抑制级联方法

为了减少系统复杂度和提高系统实时性,提出了一种新的级联算法。首先,通过三系数滤波器模型对连续波干扰进行建模,从而形成一种非线性卡尔曼自适应滤波器,并利用该滤波器作为预处理器对每路中的窄带干扰进行抑制。随后,将各路滤波器的输出送入空时自适应处理器中进行宽带干扰的抑制。仿真结果表明,在匹配谱干扰环境下,特别是在窄带干扰从卫星信号方向入射时,新算法相对于普通的空时和空频自适应处理表现出了更加优越的性能。     

基于前后相关阵的CDMA信号DOA估计及DSP实现

本文针对CDMA系统,提出使用DSP器件TMS320C6701实现对CDMA信号的波达方向估计.该算法基于对解扩前后相关阵相减,去除了干扰相关阵,然后使用传统MUSIC或ESPRIT算法进行DOA估计,克服了要求接收信号数小于阵元数的局限,能有效估计波达方向相差很小的多径信号的参数.     

基于前后相关阵的CDMA信号DOA估计及DSP实现

本文针对CDMA系统,提出使用DSP器件TMS320C6701实现对CDMA信号的波达方向估计。该算法基于对解扩前后相关阵相减,去除了干扰相关阵,然后使用传统MUSIC或ESPRIT算法进行DOA估计,克服了要求接收信号数小于阵元数的局限,能有效估计波达方向相差很小的多径信号的参数。     

具有最低旁瓣电平和使用粒子群优化算法控制零陷的线性阵几何综合

描述了具有最低旁瓣电平和使用粒子群优化算法（PSO）控制零陷的线性阵几何综合方法。PSO是一种最新开发的高性能优化算法，它能解决一般的N维线性和非线性优化问题。与遗传算法和模拟退火等其他进化算法相比，PSO算法更易于理解和实现，并且要求最少的数学预处理。针对以旁瓣抑制（SLL）和／或在特定方向放置零陷为目标的优化问题，首先提出了阵列几何综合的公式，然后运用PSO算法来解决单元的位置优化问题。最后给出了3个PSO算法应用的设计实例，且每个实例中的优化目标都易于实现。通过与使用二次规划方法（QPM）获得的结果相比较，验证了PSO算法结果的有效性。     

天线选择性幅值扰动形成阵列零陷的技术

首先提出了一种在阵元关于阵列中心对称的线阵中利用幅值扰动形成零陷的新方法,该方法克服了传统幅值扰动方法零陷深度不足、旁瓣水平高的缺陷,且能够在多个强干扰源方向或在较宽的范围形成深度零陷而不影响主瓣。为了减少每次需要控制的阵元数,提高系统鲁棒性,在此基础上进一步提出了利用天线选择性幅值扰动形成零陷的方法。仿真结果表明,其性能可与基于全部天线进行幅值扰动的算法相比,甚至可与复权值控制方法的性能相比。     

基于压缩传感的线阵SAR三维成像方法研究

线阵SAR是一种新型雷达三维成像技术。由于实际中线阵天线长度有限,基于匹配滤波的传统线阵SAR成像方法不仅需要大量的阵元数,而且在切航迹向的分辨率也较低。结合三维场景空间目标的稀疏特征,提出一种基于压缩传感理论的高分辨线阵SAR三维成像方法。相对于传统匹配滤波线阵SAR三维成像方法,本方法只利用少量的稀疏天线阵元回波对切航迹向的稀疏散射目标进行L1范数优化重构,大大抑制了切航迹向旁瓣影响并显著提高分辨率。最后,通过线阵SAR点目标仿真三维成像表明了本文算法的有效性。     

基于粒子群算法的大型低冗余度线阵综合

天线阵列排布与优化，是一维综合孔径辐射计的一项关键技术，其通过决定可见度函数采用分布来影响辐射计最终的成像质量。以往的学者们都将寻找理论上最优的大型阵元数低冗余度线阵（LRLA）作为研究的首要目标，以获得最优的空间分辨率。文章在此基础上，着重考虑工程实现过程中的系统可靠性要求，研究在任意一个阵元出现故障的情况下，通过冗余优化设计，确保系统性能不受影响。基于此，提出了一种基于粒子群优化的排列结构约束搜索算法，能够在较短时间内获得一系列满足条件的大阵元数LRLA排列。同时，文章还给出进一步冗余优化的方法，以确保生成的阵列在出现两个阵元故障时，辐射计系统基线缺失的概率高于设定的阈值，从而保证系统具有令人满意的可靠性。文章提出的方法以及得到的LRLA排列，虽然在一定程度上增加了辐射计系统的复杂度，但是，一些额外天线阵元的引入可以确保足够的阵列冗余度，从而减小阵元/接收机失效的影响，增加系统对阵列位置误差等的鲁棒性，改善系统的灵敏度指标。     

一种单基地MIMO雷达多目标DOA估计算法研究

基于有特殊阵列配置的单基地多输入多输出（MIMO）雷达,提出了一种用于多目标波迭方向（DOA）估计的虚拟阵列Toeplitz重构（VATR）算法。利用MIMO雷达发射信号的正交特性将阵列有效阵元数和孔径同时扩展,可估计更多的目标。研究表明：与发射分集平滑（TDS）和虚拟子阵平滑（VSS）算法相比,VATR算法有更强的阵元节省能力和更好的统计估计性能。仿真结果证明了VATR算法理论的正确性和有效性。     

一种可用于预白化类空时自适应处理中的阵元误差校正算法

在非均匀杂波环境中,预白化类空时自适应处理(STAP)具有较高的收敛速度,可显著提高雷达的杂波抑制性能。但在实际阵列接收系统中,阵元误差的存在会使预白化类STAP性能严重下降。针对此问题,提出了一种基于杂波回波的阵元误差校正算法。该算法首先将阵元误差表示为方位依赖的幅相误差;然后将空间各个方位的主瓣杂波作为校正源,利用其阵列输出协方差矩阵的Toeplitz结构会在阵元误差影响下发生改变的特性,估计相应方位的阵元幅相误差;最后利用估计的幅相误差校正先验协方差矩阵和假定目标的导向矢量。仿真结果表明:当阵列接收系统存在阵元误差时,阵元误差校正算法可明显改善预白化类STAP算法的杂波抑制性能。     

干扰抑制技术辅助的直扩系统抗窄带干扰特性研究

为探索有干扰抑制技术辅助时，直扩系统抗干扰特性的新变化，文章通过蒙特卡罗仿真的方式，研究了在不同干扰带宽占比和干扰强度下，时域、频域两类干扰抑制技术的误码率性能。首先给出了窄带干扰条件下无干扰抑制技术辅助的直扩系统误码率估算方法；然后，简要介绍了时域归一化LMS（NLMS）干扰抑制技术和基于FFT变换的频域干扰抑制技术的算法原理以及工程实现方案，详细仿真比较了二者在不同干扰带宽占比、干扰强度和信噪比条件下的误码率性能；最后给出分析结果。研究表明，对于无干扰抑制技术辅助的直扩系统，干扰带宽占比越大，系统误码率则越低；对于有干扰抑制技术辅助的直扩系统，干扰带宽占比越大，系统误码率则越高，且在强干扰下误码率曲线存在明显的“错误盆底”效应。该研究对抗干扰技术选择以及干扰机的设计均有借鉴意义。     

星敏感器抗杂光背景滤波图像处理方法研究

为提高星敏感器抗杂光干扰性能,提出了一种称为背景滤波的全帧型星图处理算法。根据星点和背景不同特征,对背景估计法进行了改进:设定模板尺寸为7"7像素,用模板边缘像素的均值作为中心点的背景估值;将目标点本身引入背景估计,增加目标点权重以抑制背景的残留;设定一较小的固定阈值以分割星点与虚警点,并采用单双点去噪。给出了适宜FPGA并行处理的算法流程。对不同噪声水平下受杂光干扰的星图的处理结果表明:与分块阈值法和高通滤波法相比,背景滤波算法的抗杂光能力更强,虚警率低,星点提取率高,运算简单,便于FPGA实现,有无杂光干扰时的适应性好。     

PRPPM-PRBC复合引信抗线性调频干扰性能分析

伪码调相引信抗干扰能力较弱,PRPPM\|PRBC复合引信是伪码复合体制引信发展的一个重要方向,有必要对该体制引信进行研究。推导了系统输入信干比和输出信干比,仿真计算了线性调频干扰对相关性的影响。频带完全覆盖时,PRPPM\|PRBC复合引信对线性调频干扰的信干比增益略大于1。当干扰方采用压制性瞄准式线性调频干扰,只要JSR大于5dB,系统相关接收的归一化输出峰值将低于0.5。在JSR一定的情况下,系统相关输出峰值与干扰和信号的频带重叠比例成反比。研究表明,对于瞄准式线性调频干扰,PRPPM\|PRBC复合引信必须具备相应的抗干扰措施。     

基于LMI的空间站角动量管理控制器多级设计

针对空间站在轨飞行中引力梯度力矩和气动力矩常值部分带来的控制力矩陀螺角动量积累问题,建立了线性化动力学模型,并引入滤波变量将系统扩维以抑制常值以及一倍、二倍于轨道频率的干扰对姿态的影响;同时为避免传统线性二次型算法中加权矩阵选择困难和解决高维系统一次性求取反馈增益阵时遇到的数值奇异问题,将基于符号矩阵的系统解耦与线性矩阵不等式多目标约束算法结合,进行控制器的多级设计,使闭环极点配置到指定梯形区域内以满足动态和稳态性能要求,且使得不确定系统具有一定的鲁棒性。仿真结果表明了控制器的有效性。