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     

基于Keystone变换和MDCFT的高机动弱目标检测与参数估计

 常规雷达对隐身、超声速和高机动目标存在回波信噪比不足、距离徙动和多普勒谱扩展问题。将Keystone变换和修正离散Chirp-Fourier变换(MDCFT)相结合,提出了一种新的雷达信号处理算法。该算法通过Keystone变换补偿距离徙动问题,利用MDCFT对多普勒谱严重扩展的目标回波进行相参积累,提高目标检测性能的同时完成了对目标参数的估计,且该算法在方位向欠采样时仍可适用。最后对算法运算量及性能进行了分析,通过仿真验证了该算法的有效性。     

基于常规多普勒滤波器组结构的合成宽带距离像性能分析

为了消除散布效应对宽带信号的不利影响,可以利用多个窄带信号合成宽带信号;同时,通过在子带内处理相干脉冲串,可进行杂波抑制、目标速度估计和区分不同速度的目标。然而,在子带内分别使用常规多普勒滤波器组,会引进多普勒散布效应所造成的输出失配误差,从而造成合成距离像的失真。分析了多普勒散布效应与子带常规多普勒滤波器组输出失配之间的关系,推导了运动目标通过滤波器组后所成高分辨距离像的距离走动公式,给出了适合子带常规多普勒滤波器组的目标速度临界值。仿真实验验证了以上结论。     

基于时间反转和降阶Keystone的SAR-GMTI快速聚焦方法

对合成孔径雷达（SAR）地面运动目标聚焦技术进行了研究。针对现有运动目标聚焦方法存在的问题,提出了一种基于时间反转和降阶Keystone的SAR地面运动目标检测（SAR-GMTI）快速聚焦方法。首先,根据目标的机动特性建立了3阶距离模型;其次,针对目标多普勒中心模糊引起的多普勒谱分裂现象,结合所提时间反转处理（TRP）和降阶Keystone变换处理估计出运动目标2阶参数。此后,构造2阶相位补偿函数补偿运动目标的2阶距离徙动和多普勒徙动,从而完成运动目标的聚焦。同时,所提方法没有任何参数搜索过程,降低了计算复杂度。最后,仿真实验验证了所提算法的正确性和有效性。     

SAR极坐标格式成像算法对运动目标响应特性

运动目标的合成孔径雷达（SAR）成像特征是SAR地面运动目标指示（SAR/GMTI）系统进行运动目标检测、成像和重定位的基础。为此,从信号二维解耦合校正距离徙动角度推导和分析了极坐标格式算法（PFA）对运动目标的响应特性,揭示了极坐标格式转换过程中的距离插值和方位插值对运动目标距离徙动的校正原理。理论分析表明：PFA在完成对静止目标成像的同时,还能够自动校正所有运动目标的线性距离徒动,且校正过程无需目标运动信息,因此对于径向运动目标,在忽略波前弯曲条件下PFA也能够对其进行完全聚焦。最后,通过仿真数据处理对理论分析结果进行了验证,表明PFA作为一种运动目标成像预处理方法具有很大的应用前景。     

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。     

一种弹道导弹多目标时频分析ISAR成像算法及仿真

在研究多目标ISAR成像回波信号的基础上,提出了一种基于谱图重排的时频分析ISAR成像算法,针对同一距离单元内不同径向速度和不同微动状态两种情况的弹道导弹多目标ISAR成像问题进行了新算法的仿真研究。仿真结果表明,这种成像方法具有优良的时频聚焦性能,证明了该方法的有效性。     

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。     

海杂波FRFT域分形特征在动目标检测中的应用

文中研究了海上动目标雷达回波与海杂波在分数阶Fourier域(FRFT域)的分形特性,利用两者幅值起伏程度的不同,提出了一种基于FRFT域分形维数差异的动目标检测方法。该方法以处处连续而不可导的非平稳不规则信号模型——分数布朗运动作为FRFT域分形模型,通过仿真分析实测海杂波数据的分形曲线,证明海杂波在FRFT域的无标度区间内具有分形特性。提取出FRFT域海杂波与动目标回波的分形维数,并利用其固有的差异进行目标检测。经不同极化方式下海杂波数据仿真,验证了算法的有效性。     

基于双向重采样的高分辨率前视成像算法

高速平台双基SAR的高速机动特性和双基前视构型使其高分辨率成像面临严峻挑战。在该体制下,发射机以侧视方式发送信号,而高速运动的接收平台在前视模式下接收回波。由于高速度、大加速度的存在,使SAR回波的距离徙动现象以及二维耦合、空变特性都更加严重,传统的“停走停”模型不再适用。为了解决上述问题,提出了适用于高速平台的“非停走停”斜距方程及回波模型,然后通过分析信号中的空变分量及其对回波相位的影响,提出了基于双向重采样的成像算法。该算法有效补偿了SAR回波在距离和方位向的空变相位误差,提高了高速平台双基SAR的前视聚焦性能,通过仿真验证了所提算法的有效性。     

一种新的非平行轨迹机载双站斜视SAR成像算法(英文)

本文提出了一种用于非平行轨迹机载双站斜视SAR条带模式成像的新的解析算法。该算法用收、发雷达的多普勒调频率贡献比为加权系数推导了点目标回波的二维频谱。通过解目标位置相对于收、发载机飞行轨迹的耦合,将这个二维频谱中目标的距离参数和方位参数进行了分离。在二维频域内,补偿掉双站扭曲项后利用二维Chirp-Z变换(2D-CZT)校正了距离向和方位向的徙动,获得了精确聚焦的目标图像。雷达回波的二维残余徙动用沿距离向和方位向的分块来限制,推导了数据分块的条件,由此可以实现宽场景成像。仿真试验验证了这种2D-CZT算法的有效性。     

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。     

空间进动目标动态散射特性的实验研究

研制了进动目标模型,构建了紧凑场微波暗室动态测量系统,通过暗室实验的方法研究了空间进动目标的动态散射特性,给出了若干典型条件下的全极化宽带测量结果。通过实验可以观察到目标进动引起的多普勒频移,证明了微波雷达对进动目标微多普勒的可观测性,同时观察到弹头常见结构引起的非理想点散射现象。实验结果的分析表明,该实验系统能够有效地揭示进动目标的目标特性和回波调制特性,从而为弹道中段目标的动态电磁散射特性、目标结构反演、运动参数提取和逆合成孔径雷达(ISAR)成像的研究奠定了基础,对于弹道中段目标识别的研究具有重要的意义。     

一种机动多目标雷达视频信号模拟器的设计

给出了一种机动多目标雷达视频信号模拟器的软硬件设计方案,它可实时输出所需的多个动目标雷达视频信号,雷达信号的类型、目标的数量、目标的回波特性、目标的运动特性、杂波的类型及参数等均可方便地进行设置。该模拟器可满足各种雷达信号处理算法(如杂波抑制、恒虚警检测、动目标跟踪、多基地数据融合等)的测试与效果分析,以及对雷达信号处理机等进行性能调试与测试的需要。     

利用脉组间频率步进信号合成UWB距离像及类MUSIC法对速度的高分辨估计(英文)

提出一种称为类多信号分类(CMUSIC)的方法,其利用脉组间频率步进信号,在具有M个脉冲的脉冲串(子带,即窄带)中高分辨估计径向速度。利用此速度估计值补偿距离-多普勒耦合和多普勒色散后,对跨子带进行快速傅里叶变换则可获得合成超宽带高分辨距离像。和其他方法相比,CMUSIC在低信噪比时具有较好的速度估计性能。当M大于具有不同径向速度的目标个数Q时,该方法在小M值下依然有优越的速度估计性能。此外,经过径向速度解模糊后,该方法适应高径向速度运动的目标。随着国防技术的突飞猛进地发展以及高速先进飞行器的涌现,这具有重要的实际价值。仿真结果验证了该方法的可行及有效性。     

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。     

调频连续波激光雷达目标相对距离及径向速度信息提取方法

利用线性调频连续波（LFM/CW）激光雷达进行测量时,相对运动引起的多普勒效应和信息输出延迟都会造成测量结果偏差。分析了多普勒效应和信息输出延迟对测量的影响,提出了基于偏差抵消原理的相对距离及径向速度信息提取方法,根据测量任务需求对该方法和基于二维傅里叶变换的信息提取方法进行了仿真比较。结果表明：基于偏差抵消的信息提取方法不仅可以在相对径向速度未知的情况下准确提取目标相对距离信息,更可在每个调频周期结束后给出测距结果从而提高测距实时性;相比基于二维傅里叶变换的信息提取方法,当相对径向速度小于750 m/s时,基于偏差抵消的信息提取方法可使得测速偏差减小一个数量级。     

一种FMCW SAR地面运动目标谱图域参数估计方法

对调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)地面运动目标的参数估计方法进行了研究,采用相位中心偏置天线(DPCA)技术对地杂波进行抑制,分析了载机及地面运动目标连续运动对回波信号的影响,推导了采用DPCA技术引入的回波慢时间包络(STE)项与地面运动目标参数之间的关系。在此基础上,提出了一种地面运动目标谱图域参数估计方法,该方法首先利用Radon变换在谱图域估计导致回波信号距离走动的目标等效径向速度,并对距离走动进行校正;其次,在谱图域中提取运动目标回波幅度,根据STE项引起的回波幅度变化与目标方位向速度之间的关系,估计目标的方位向速度,并进一步求解相应的目标径向速度。所提方法能够在谱图域完成地面运动目标二维速度估计,最后的仿真实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

HPM对伪码脉冲无线电引信的压制干扰效应仿真

为了对高功率微波作用于伪码脉冲无线电引信的干扰效果进行分析,建立了引信信号处理模型并进行了计算机仿真。仿真结果表明,在频率对准的情况下,当 HPM进入引信距离门对回波信号造成压制时,由于 HPM的信号频带较宽,覆盖了多普勒滤波器带宽,多普勒滤波器的输出信号幅度仍可达到启动门限电平,压制干扰无效。