基于分数阶傅里叶变换的GNSS接收机抗线性调频干扰技术研究

研究了分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)抗线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)干扰技术,提出了一种基于FRFT域幅度一阶矩的逐精度求取最佳变换阶次的方法,并针对连续LFM干扰提出了一种求取最佳变换阶次的策略。同时针对全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)中的LFM干扰,对信号的预处理、阈值的自适应选取做了研究与分析,给出了相应的处理方法。仿真结果表明,该方法能够减少抗连续LFM干扰时求取最佳变换阶次的计算量,而且可以有效抑制GNSS接收机中的LFM干扰。     

基于短时分数阶傅里叶变换的 含噪信号特征提取

通过对比噪声背景下短时傅里叶变换和短时分数阶傅里叶变换的时频分辨能力,进一步明确了短时分数阶傅里叶变换对频率时变信号的独特优势。研究了短时分数阶傅里叶变换的窗口滑动方式对瞬时频率估计的影响,可以发现:首先,在调频率较大或是变化剧烈时,短时分数阶傅里叶变换具有更好的鲁棒性;其次,在基于短时分数阶傅里叶变换的瞬时频率估计,实际应用中应主要采用以第一采样时刻作为估计值的逐点滑动方式。     

基于PNFM-LFM复合调制的探测干扰共享波形设计

针对雷达-电子战一体化共享信号波形的设计需求,提出一种伪码噪声调频与线性调频复合调制的探测干扰共享波形。在伪码序列的伪随机性和规律性上,通过理论推导和仿真实验,分析并验证了该探测干扰共享波形具有良好的模糊函数以及线性可控的频谱特征,有效通带内干扰功率利用率平均可达38%;通过探测干扰共享信号的相关信号处理,本地接收机能够成功地对信噪比不低于-27 dB的回波信号进行检测,且改善因子可达30 dB。     

基于拖曳式干扰机的ISAR微动散射波干扰方法

通过对微多普勒效应的研究,提出了一种新的逆合成孔径雷达（ISAR）散射波干扰方法。将拖曳式干扰机和ISAR接收机分别等效为双基ISAR的发射站和接收站,干扰机对截获的ISAR信号进行微动信息调制并转发至目标,由其散射至ISAR接收机产生散射波干扰效果。干扰信号经ISAR接收机处理后可在真实目标回波成像结果附近产生假目标,且在方位向形成干扰条带。实验结果表明：通过控制干扰机转发参数及微动调制参数可分别实现不同的压制干扰效果。由于拖曳式干扰机与目标距离较近,干扰信号可获得较大功率,且与真实目标回波相参,可获得ISAR二维脉冲压缩处理增益,与传统射频噪声压制干扰方法相比成本较小。     

基于FRFT的雷达信号chirp基稀疏特征提取 及分选

 特征分析是雷达信号分选识别的基础,利用稀疏分解思想对新体制雷达信号进行特征提取是一个新的研究方向。本文以分数阶Fourier变换的核函数作为稀疏分解的chirp基函数,将具有相近特征参数的chirp基函数构成基函数族用于稀疏分量提取,推导了在分数阶Fourier域基于匹配跟踪的chirp基函数族稀疏分解公式,然后利用chirp基稀疏分量的调频率和初始频率构成特征参数序列,将雷达信号脉冲分成5大类进行分选和识别,仿真分析验证了推导结果的有效性。结果表明对于具有线性或曲线时频特征的雷达信号在信噪比为-3 dB,采样频率为500 MHz,观测时间为2 μs,调频率不超过100 MHz/μs时,仍然具有95%的正确分选概率。     

基于切片熵权的WHT多LFM信号识别方法

为提高在低信噪比与先验信息不足条件下对线性调频(LFM)信号识别能力,借鉴信息论中的熵权法改进WHT(Wigner-Hough Transform),提出了一种基于切片熵权的WHTE(Wigner-Hough Transform based on Entropy)算法。推导出LFM信号的WHT与对应特性,将WHT变换域内极半径和角度切片的熵值来转换为权重因子,进而对每个切片进行加权处理,采用双层权重以弱化噪声与干扰项的影响,并推导出LFM信号与高斯白噪声在WHT维度内不同假设条件下的概率密度分布函数,构建了对于LFM信号WHT后恒虚警检测的完备流程。通过理论分析与公式推导论证了算法的可行性,并与WHT、分数阶傅里叶变换与周期WHT算法的仿真对比,验证了算法的有效性,凸显WHTE算法能够在强噪声背景下与没有先验支撑时实现对LFM信号的良好检测。     

基于PSO-ELM的卫星导航欺骗式干扰检测CSCD

近年来,卫星导航系统在军事监测、精细农业、交通监控、资源勘探、灾害评估等领域得到了广泛应用,但由于卫星导航信号结构公开且到达地面时强度微弱,卫星导航系统极易受到各种各样的干扰,其中欺骗式干扰因具有较强的隐蔽性,对卫星导航系统构成巨大的安全威胁。传统的欺骗式干扰检测方法大多采用单一参数进行检测,具有一定局限性。考虑到欺骗干扰源在欺骗过程中会引起一系列参数变化,构造了一个多参数输入的卫星导航欺骗式干扰检测模型,即将多个特征参数作为极限学习机(ELM)的输入,并通过训练和学习将真实信号与欺骗信号区分开,从而实现欺骗式干扰检测。同时,利用粒子群优化(PSO)算法优化ELM中的输入权值矩阵和隐层偏置,改善由于网络参数随机生成导致分类精度低的问题。仿真实验证明了该方法在卫星导航欺骗干扰检测方面的可行性和有效性。     

一种基于多基线载波相位差测量的欺骗干扰检测方法

由于卫星导航信号到达地面的信号功率较低,且民用部分信息公开,极易受到欺骗干扰信号的影响,从而导致接收机解算出错误的位置、速度或时间.针对传统的欺骗干扰检测与抑制方法不能对欺骗干扰进行测向的问题,提出了一种基于阵列多天线接收信号的载波相位差进行欺骗信号检测与抑制的方法.该方法能够在缺少先验知识的条件下,借鉴相关干涉仪测向原理,利用不同阵元接收的同一信号的载波相位差构建观测量,实现接收机捕获信号的波达方向估计,通过与星历解算的卫星方向进行对比可实现欺骗干扰的检测与识别.仿真结果表明,该方法能够实现针对不同卫星的多个欺骗信号的波达方向识别,识别精度较高,具有较好的欺骗干扰检测效果,并且该方法对各种导航系统均适用.     

动态测量误差的希尔伯特-黄分解

针对傅立叶变换、小波变换等方法在分解动态测量误差时存在的不足,即选用不同的基函数会导致不同的分解结果,提出了基于希尔伯特-黄变换（HHT）的动态测量误差分解方法。该方法不需要选取基函数,可以自适应地分解动态测量误差信号;对一个混联式动态测量系统建立了全系统误差模型,并用该方法对测量系统的总误差信号进行了分解;与傅立叶变换、小波变换的分解结果相比,希尔伯特-黄变换的分解结果更准确,与测量系统的误差理论模型基本一致。     

欺骗环境下GNSS信号估计与定位修正技术

欺骗信号以其极强的隐蔽性使卫星导航接收机难以察觉并迅速定位到错误位置,严重影响了卫星导航的安全性。现有抗欺骗技术需要其他导航系统辅助来修正受欺骗影响的定位解算,针对该问题,本文提出了一种GNSS欺骗信号参数估计与辨识方法,能够在欺骗干扰环境下估计并辨识出真实信号所对应的伪距,进而解算出接收机真实位置。该方法通过研究欺骗干扰下接收机相关值模型,在信号跟踪阶段建立真实与欺骗双信号状态模型与基于九路相关器输出的观测模型,利用扩展卡尔曼滤波（EKF）估计真实信号与欺骗信号的伪码延时与信号相关幅值,进而获得真实与欺骗伪距,在定位解算阶段利用改进观测量残差检测方法辨识出真实与欺骗伪距,最终使用真实伪距定位获得真实位置。仿真结果表明对相对码延时介于0.3~0.9 chip之间且欺骗/真实信号幅度比介于1~5之间的隐蔽欺骗攻击,所提方法的码延时估计误差约0.1 chip,可有效估计真实信号与欺骗信号参数,辨识出真实伪距,并使被欺骗的定位结果重新回到真实位置结果,改善GNSS接收机抗欺骗能力,提高卫星导航安全性。     

调频引信中噪声调幅干扰的自适应抑制

噪声调幅干扰是一种有效的压制性干扰,可压制近炸无线电引信对目标信息的获取。为提高线性调频无线电引信抗噪声调幅干扰的能力,将单频率自适应陷波器应用到线性调频引信中,对噪声调幅干扰进行抑制。分析了噪声调幅干扰抑制原理,并对噪声调幅干扰抑制效果进行了仿真。仿真结果表明:SJB=-10 d B时,仍然能达到很好的噪声调幅干扰抑制效果。     

暂态信号形成的参量阵声场特性

暂态参量阵技术容易获得低频宽带信号,是诸多声呐系统广泛使用的信号模式。在众多描述非线性声波 传播的理论模型中,KZK方程能够准确地描述有限振幅声波传播的衍射、吸收及非线性效应,是描述参量阵非线性 声场最为精确的方程之一。文章从KZK方程的时域求解出发,对常见暂态信号自解调形成的参量阵进行分析。 理论研究表明,暂态信号参量阵的声场特性主要与信号包络的载波、上升沿有直接关系。高斯包络脉冲的上升沿 越陡峭,相同轴向位置的低频分量幅值越大,相同峰值功率前提下的能量转换效率越高；当被调制载波的中心频率 一致时,正线性调频信号调制得到的参量阵声压幅值要略高于负线性调频信号。文章可为暂态信号参量阵的辐射 波形选择提供初步的理论指导。     

一种组合型的探干一体化信号设计分析

针对雷达信号资源利用率有待提升、低截获性能不足的问题,提出 1种复合调制的创新型探干一体化信号波形。线性调频信号本身具有良好的低截获性能,伪随机码序列分量具有较好的干扰性,同时又能一定程度上扩展信号带宽,两者的复合调制信号具有良好的探测和干扰性能。对基于 LFM的探干一体化信号波形进行了调制原理分析,并分别从时域、频域、功率谱、模糊函数、自相关特性等角度分析其探测、干扰特性。仿真实验证明,相较于单一调制的线性调频信号,一体化信号具有更宽的频带、更优良的干扰特性和探测性能,同时,有更高效的雷达资源利用率。     

基于变步长LMS算法的线性调频引信噪声抑制

利用自适应滤波技术,研究了线性调频引信通带内噪声的抑制问题。根据线性调频信号与噪声可预测性的差异进行噪声抑制,分析了噪声抑制原理。仿真结果表明,在SNB=-5dB时仍然可以达到很好的噪声抑制效果;在算法收敛的条件下,信噪比越小,噪声抑制对信噪比的相对改善越大。     

基于自适应滤波的引信噪声调幅干扰抑制

噪声调幅干扰是一种有效的压制性干扰,可压制近炸无线电引信对目标信息的获取。为提高连续波多普勒无线电引信抗噪声调幅干扰的能力,将单频率自适应陷波器应用到连续波多普勒引信中,对噪声调幅干扰进行抑制。分析了噪声干扰抑制原理,并对噪声干扰抑制效果进行了仿真。仿真结果表明：SJR=-10dB时,仍然能达到很好的噪声调幅干扰抑制效果。     

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。     

一种中频雷达模拟器的设计

设计出了一种中频雷达模拟器的硬件,阐述了该模拟器总体组成和工作过程,以及各部分的组成和工作原理。该模拟器可以产生单脉冲体制下的一组固定目标的和、差模拟中频回波信号和动目标和、差模拟中频回波信号;可以在联机或独立2种工作状态下,产生常规脉冲、线性调频脉冲等多种雷达中频回波。该模拟器适用于相控阵雷达等多种新体制跟踪雷达的调试和训练。     

空间自旋目标宽带雷达干涉三维成像方法

空间目标三维成像可为目标的特征提取、分类与识别提供重要依据。基于L型三天线干涉成像原理,提出了一种宽带雷达条件下空间自旋目标干涉三维成像方法。首先,分析了雷达发射线性调频(LFM)信号条件下,空间自旋目标在距离-慢时间平面上的成像特点,建立了基于距离-慢时间平面的空间自旋目标干涉三维成像模型;其次,针对建立的干涉三维成像模型中,不同散射点的回波在距离-慢时间平面上会相互交叠的问题,对回波曲线分离、交叉点处理以及一维距离旁瓣的影响等进行了讨论,并给出了解决方法,从而获得目标三维图像。与已有方法相比,该方法可有效克服单基雷达三维成像无法获得目标各散射点真实三维位置以及在双/多基雷达三维成像时多部雷达回波联合处理较困难的问题。最后,仿真实验结果验证了所提方法的有效性。