天基监视雷达的距离游走和距离重叠补偿研究

为了实现天基雷达杂波消除、高分辨率的角度估计和广域监视功能,采用三通道相位中心偏置天线（DPCA）/monopulse（单脉冲）信号处理系统。天基雷达的运动和地球自转,使得地球上每一点的杂波都产生了附加的多普勒成分——距离游走效应。距离游走与距离重叠效应相结合,显著地降低DPCA处理算法的杂波抑制性能。针对距离游走效应在相干处理阶段进行反向补偿、在非相干积累阶段采用线性内插的方法进行校正,针对距离重叠效应采用基于普罗米修斯结构的波形分集技术进行校正。实验结果显示,提出的距离游走和距离重叠综合补偿方案显著提高杂波抑制效果。
     

基于模糊机会约束规划的机会阵雷达方向图综合

针对机会阵雷达方向图综合的不确定问题,提出了一种基于模糊机会约束规划的方向图综合规划模型。该模型基于可信性理论,综合考虑天线单元分布的随机性以及激励状态的不确定性,将参与方向图综合时激励打开的天线数目看做一个梯形模糊变量,用以描述综合时的复杂不确定环境。随后,将规划模型转化为清晰等价形式,再结合遗传算法和灰关联综合评价法则设计了一种混合智能优化算法,用于求解该模型。以一维任意非均匀线阵为例,对主瓣宽度和最大副瓣电平进行了优化。仿真表明:优化后结果的可信性高于置信水平,验证了该算法的有效性。     

基于2.5维小型化设计的UHF频段高性能超材料吸波体

提出一种基于2.5维小型化设计的高性能超材料吸波体,其吸波频带覆盖全球范围内超高频射频识别(Ultrahigh-frequency radio frequeny identification,UHF-RFID)系统工作频段。该吸波体结构借助多个金属化过孔增加回路电长度进行小型化并拓展吸波带宽,通过单独调节上下表面衰减电阻阻值缩小此过程中介质板厚度带来的极化差异。单元尺寸被缩小至13.6 mm×13.6 mm,约为中心频率波长的1/60。仿真和实验结果表明,该2.5维小型化高性能超材料吸波体在840～960 MHz的频带范围内平均吸收率超过99%,相比已公开文献,95%吸波带宽提高45%以上,可用于改善受限空间中RFID系统的可靠性。     

多输入多输出雷达的非均匀线性阵列配置(英文)

提出了利用非均匀线性阵列(Non-uniform linear array,NLA)对多输入多输出(Multiple-input multipleoutput,MIMO)雷达系统进行阵列配置优化的方法。在传统的相控阵雷达中,非均匀线性阵列配置被用来形成较窄的波束方向图,而在MIMO雷达中,利用非均匀线性阵列来获得更多的互不相同的虚拟阵元,以此来提高雷达的参数可辨识性能。文中所采用的一种非均匀线性阵列是最小冗余线性阵列,并给出了一种在物理阵元数量较大时最小冗余线性阵列的生成方法。实验结果表明:与均匀线性阵列(Uniform linear array,ULA)配置的MIMO雷达相比,非均匀线性阵列MIMO雷达能够利用较少的物理天线阵元获得相同的参数可辨识性能;而在两种配置的雷达系统的物理阵元个数相同的情况下,非均匀线性阵列MIMO雷达可以获得更大的阵列孔径长度和更低的克拉美.罗界。     

贲德中国著名雷达设计专家

M:请您谈谈雷达在飞机上的作用。贲德:雷达发展的历史可以追溯到19世纪。“二战”之初,高射炮击落一架飞机平均要5000发炮弹,到二战末期,用炮瞄雷达控制高射炮后平均50发就能打下一架飞机。1967年中东战争中,以色列与叙利亚发生空战,叙利亚被打掉了99架飞机,而以色列无一伤亡,这是因为以色列有了空中预警机,预警机上的雷达使以军在空战中出尽了风头。雷达按用途可分为预警雷达、搜索警戒雷达、无线电测高雷达、炮瞄雷达、雷达引信、战场监视雷达、机载截击雷达、导航雷达、敌我识别雷达、火控雷达等。按照平台来分,有地面上雷达,船、舰上雷…     

基于自适应波形设计的天基雷达目标检测方法

针对天基雷达检测海面目标时杂波特性复杂、场景变化迅速和信杂比低的问题,文中提出一种基于波形自适应设计的目标检测方法。这种方法将每个驻留时间分拆为若干个子驻留,在第1个子驻留上发射线性调频脉冲,并进行预检测和杂波协方差估计。在后续子驻留中采用多粒子滤波技术对杂波协方差进行动态更新,以适应天基雷达杂波的快速变化。进而在后续子驻留中利用平均平方优化技术自适应的设计波形,并进行主成分分析和广义似然比检验,以提高信杂比和实现恒虚警率检测。最后,文中将海杂波建模为复合高斯过程、将目标建模为若干个具有确定但未知散射幅值的散射体,并进行仿真实验。结果表明,在尖峰性海杂波环境和天基监视雷达配置条件下,用这种目标检测方法实现可靠检测所需的信杂比降低约9dB,可有效改善对弱小目标的检测效果。     

非圆实信号MIMO雷达中基于实值ESPRIT的角度估计

研究单基地多输入多输出(MIMO)雷达中的波达角(DOA)估计问题,提出了一种基于非圆(NC)实信号的实值旋转不变性信号参数估计(ESPRIT)算法.首先对接收信号进行降维变换,降低运算复杂度;之后根据非圆实信号特性构造中心Hermitian对称矩阵,通过酉(Unitary)变换将复数运算转为实数,进一步降低复杂度;最后根据ESPRIT得到角度估计.该算法无需谱峰搜索,运算复杂度较NC ESPRIT和Unitary ESPRIT大大降低,且该算法的角度估计性能优于后两种算法.论文分析了所提算法的复杂度,并推导了克拉美-罗界(CRB).仿真结果验证了该算法的有效性.     

基于稀疏随机阵列配置的CS-MIMO雷达感知矩阵构造

压缩感知(CS)理论中的感知矩阵在观测数据获取和信号重建过程中起关键性作用。目前,大部分研究通过引入高斯随机矩阵作为测量矩阵实现压缩观测,这类测量矩阵对硬件要求很高,工程实现困难。提出了一种基于稀疏随机阵列配置的压缩感知-多输入多输出(CS-MIMO)雷达中的感知矩阵构造方法,当MIMO雷达阵元配置为满足某种概率分布的稀疏随机阵列时,发射与接收导引矢量的Kronecker积能够起到压缩测量的作用。从理论上分析了所构造的感知矩阵的归一化互相关系数、Gram矩阵以及阵列方向图之间的内在联系,并证明了当随机阵元位置满足均匀分布时所构造的感知矩阵满足压缩感知重构条件。在这种稀疏随机阵列配置方式下,既可以避免额外引入随机测量矩阵,又能减少所需的阵元个数,从而大大降低CS-MIMO雷达系统复杂度。仿真实验表明,该方法具有较低的感知矩阵归一化互相关系数,与满阵CS-MIMO雷达相比能够在减少阵元个数的同时获得良好的重构性能,且使重构所需运算量大大降低。     

机会数字阵雷达概念与应用技术分析

机会数字阵雷达是以平台隐身性设计为核心,以数字阵列雷达为基础,兼具多功能、多模式的"一体化"新概念雷达系统.本文在对国外有关概念雏形描述理解基础之上,对其定义和涵义进行了深入透析,详细论述了"机会"一词的几层涵义.分析了机会数字阵雷达不同于传统相控阵雷达的技术特性和应用潜力,以及机会数字阵雷达所面临的技术难题,如3-D空间单元"机会性"分布优化选取和波束综合,信号传输与同步以及多自由度的系统资源优化管理等问题,并给出了初步的解决方案和仿真结果.     

基于滤波器结构的压缩感知雷达感知矩阵优化

 压缩感知雷达的目标场景恢复性能要求不同目标的反射回波在压缩空间上的互相关性尽可能小。基于该思想,提出了压缩感知雷达感知矩阵优化模型,根据系统参数和任务信息,以降低感知矩阵互相关性为目标,自适应地构造发射波形和测量矩阵,提升系统性能。分别给出了基于滤波器结构的压缩感知雷达发射波形优化、测量矩阵优化以及波形-测量矩阵联合优化算法。仿真结果表明:本文提出的压缩感知雷达感知矩阵优化模型和算法能够有效地提高场景恢复精度。