基于脉组间频率步进的合成超宽带距离像及速度分析

 对脉组间频率步进信号进行信号处理可直接获得合成超宽带(UWB)距离像及目标速度信息,但由于多普勒色散引入的快速傅里叶变换(FFT)输出失配误差和距离多普勒耦合,导致距离像的失真。介绍消除多普勒色散的影响的方法,分析且补偿距离多普勒耦合对距离像的影响,进一步讨论由测速误差产生的补偿量化误差对距离像的影响,并推导由此导致的距离走动公式。提出的迭代二分逼近法使速度分辨提高 N 倍( N 为脉组个数),从而得到目标真实高分辨距离像。仿真实验结果表明多普勒色散得到消除且 N 的选取更加灵活。     

空域滤波器组对雷达阵列合成距离像的影响分析

为了简化雷达系统硬件设计和降低成本,可以使用多个窄带成分来合成宽带信号,从而获得满足实际需要的合成距离像。针对合成宽带信号和雷达阵列的特点,详细分析了结合合成宽带信号及传统空域滤波器组情况下所合成距离像的失真原因,指出合成距离像的失真由形状变形和位置平移两部分组成,且这两种失真分别由各个空域滤波器输出幅度和相位的波动所引起。同时,推导出计算对应相位和幅度失真度的理论公式,并由此给出了当合成距离像存在可接受失真时阵列的临界条件。计算机数值仿真结果验证了以上结论。     

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。     

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。     

一种基于线性规划的频率编码旁瓣抑制方法

频率编码信号具有较好的距离-多普勒分辨率、优良的低截获和抗干扰能力,但其旁瓣较高,不适用于检测动态范围大的海面多目标场合。采用失配滤波器法降低旁瓣电平会导致旁瓣宽度展宽,强目标旁瓣宽度展宽,反而遮盖了附近的弱目标。采用脉间码型捷变法,旁瓣抑制效果达不到实际应用要求。文章结合着2种方法,设计一种复合的旁瓣抑制方法。仿真结果表明,在相同信噪比损失和旁瓣宽度的情况下,本方法比失配滤波器法,峰值旁瓣比提高了7.5 dB;在积累相同的脉冲个数情况下,比脉间码型捷变法则提高了18 dB。     

深空天线组阵宽带信号频域合成技术研究

分析了深空天线组阵中宽带信号合成需求,提出一种宽带信号频域波束形成方法,设计相应的信道化滤波器组,达到了近似完全重建的目的;采用多相FIR(Finite Impulse Response,有限脉冲响应)和FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)结合的方式降低了DFT(Discrete Fourier Transform,离散傅里叶变换)滤波器组的计算量。在此基础上开展了原理样机的研制,并通过数传基带对样机进行闭环BER(Bit Error Rate,比特误码率)测试,根据测试BER数据计算样机本身SNR(Signal Noise Ratio,信噪比)恶化和合成效率。测试结果表明:合成信噪比损失小于0.4dB,验证了设计的正确性和合理性。     

贝叶斯推理运动轨迹相干累积的动目标检测方法

雷达理论和实践都表明相干累积是机动目标探测行之有效的方法,但其性能会因脉冲回波处理间隔内未知距离和/或多普勒的徒动而降低。为解决这个问题,提出了一种贝叶斯推理运动轨迹相干累积的动目标检测方法。首先,通过对脉冲压缩回波信号的距离频率进行翻转,就可从未翻转与翻转后的回波信号相乘的傅里叶逆变换中,提取出慢时间维描述待探测多目标运动轨迹的时频信号。视该时频信号中各目标运动轨迹为状态变量,获得的时频信号为观测,建立起多目标运动轨迹的状态空间模型。这样,据贝叶斯滤波推理出的目标运动轨迹,构建出快-慢时间维联合的二维匹配滤波器,就能补偿目标高速/机动带来的未知距离和/或多普勒徒动。理论分析和仿真实验均证明：所提算法适用具有复杂且未知运动状态的目标,且呈现出了优于文献报道方法的性能。     

稳健的宽带信号接收波束形成方法

对于宽带信号接收波束形成,为了降低阵列中各传感器接收通道时延和相位不一致性对性能的影响,提出了一种稳健的宽带信号接收波束形成方法。首先根据接收波束指向对阵列中各传感器信号的空间时延差进行补偿,然后利用短时傅立叶变换对阵列中各传感器信号进行子频带划分,并对各子频带所有传感器信号的时延和相位进行调整并相干合成,最后将相干合成后的子频带信号综合为宽带时域波束。针对宽带线性调频信号的计算机仿真实验表明,相比于传统的波束形成方法,所提方法能够显著提高宽带信号的合成效率。     

一种截获高速机动目标的方法

分析了采用滤波器组的方法截获快速机动目标存在的缺点,提出通过采用对回波信号进行FFT提取多普勒频移的方法得到目标的径向速度,并介绍了基4FFT算法原理,给出了采用FPGA设计FFT的方法。     

步进频雷达成像技术研究进展

步进频雷达发射窄带脉冲,利用多个脉冲合成宽带成像,对发射、接收分系统和信号处理平台的要求相对较低,是获得目标高分辨距离像的一种有效技术手段.从雷达系统设计和工程应用的角度出发,对目前国内外研究提出的具有代表性的几种步进频成像频域方法和时域方法进行了论述;介绍了不同处理方法在雷达波形和工作方式设计、合成宽带成像的性能、工程实现难度和适用任务场景等方面的优点和不足;探讨了各种方法工程应用的可能性.相对于其他方法,一种基于子脉冲去斜的步进频合成宽带方法在工程上更易于实施.     

阵列宽带Lamb波在结构损伤检测中的应用

阵列信号处理中的空间谱估计可以对信号源进行辨别和定位,于是通过采集在结构上布置的阵列传感器Lamb波信号用来检测损伤发生的位置。通常,大多数空间谱估计方法均以窄带信号为假定,在很多基于Lamb波的结构损伤检测中,为了减小频散特性的影响,大多数研究以Lamb波为窄带信号进行分析,但无限窄的激励信号是物理不可实现的。因此,其在多数情况下Lamb波信号并不符合窄带信号假定,更应被认为是一种宽带信号来进行处理。进而利用空间谱估计中宽带信号非相干子空间处理方法（Incoherent Signal Subspace Method,ISM）中阵列接收的宽带Lamb波信号进行处理,检测出结构发生单一损伤时的损伤位置。随后,当结构损伤与边界反射波有叠加时会引起损伤信号相干,采用宽带信号相干子空间方法（Coherent Signal Subspace Method,CSM）对损伤位置进行检测,得到了较好的结果。     

Radar/sonar acceleration estimation with linear-period modulatedwaveforms

Doppler and acceleration tolerance of wideband LPM/HFM (linear period-modulated, hyperbolic frequency-modulated) and linear frequency-modulated (FM) signals are compared. A bank of filters matched to frequency-shifted versions of a wideband LPM/HFM transmission system yields a joint maximum likelihood estimate of range and acceleration and avoids acceleration-induced degradation in detection performance. Analytical and neurophysiological results suggest that such processing can be used in bat echolocation for detection and classification of insect wing motion since wideband LFM waveforms are much less Doppler-tolerant than HFM waveforms but have greater acceleration tolerance     

ANALYSIS OF THE RETURNED SIGNAL MODEL IN BISTATIC RADAR SYSTEMS

ＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＴＨＥＲＥＴＵＲＮＥＤＳＩＧＮＡＬＭＯＤＥＬＩＮＢＩＳＴＡＴＩＣＲＡＤＡＲＳＹＳＴＥＭＳＹｉｎＣｈｅｎｇｙｏｕ，ＸｕＳｈａｎｊｉａ，ＷａｎｇＤｏｎｇｊｉｎ，ＺｈｏｕＬｉｎｙｕｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉ...     

Detection of moving targets in wideband SAR

A likelihood ratio is proposed for moving target detection in a wideband (WB) synthetic aperture radar (SAR) system. WB is defined here as any systems having a large fractional bandwidth, i.e., an ultra wide frequency band combined with a wide antenna beam. The developed method combines time-domain fast backprojection SAR processing methods with moving target detection using space-time processing. The proposed method reduces computational load when sets of relative speeds can be tested using the same clutter-suppressed subaperture beams. The proposed method is tested on narrowband radar data.     

Efficient wideband signal parameter estimation using a radon-ambiguity transform slice

A novel efficient technique based on a single slice Radon-ambiguity transform (RAT) for time-delay and time-scale estimation is proposed. The proposed approach combines the narrowband cross-ambiguity function (NBCAF), the wideband cross-ambiguity function (WBCAF), and a single slice RAT to estimate multiple target parameters in noisy environments. The square modulus of Gaussian-enveloped linear frequency modulated (GLFM) signals has high-energy centrality in the ambiguity plane. Its peaks in the NBCAF fall along nearly straight lines whose slopes depend on the Doppler rates of the moving targets. These lines could be effectively detected by computing the entire Radon transform of the NBCAF for all possible angles; however, it is a computationally intensive procedure. It is shown that without calculating the entire RAT, it is possible to estimate target parameters using only a single slice of the RAT, i.e., using an appropriate projection of the NBCAF. It is demonstrated that the proposed method can successfully separate overlapping targets efficiently. The efficiency is achieved due to fast Fourier transform (FFT)-bascd processing, use of a single slice of RAT, and the use of only one-dimensional (1-D) searches.     

Fiber-optic radar calibration

A simple fiber-optic radar calibration target is described. Its operation is based on a wideband fiber, a laser transmitter that is directly modulated by the down-converted radar signal and an optical diode receiver recovering said signal. Further up-conversion having a common local oscillator with the first mixer ensures fidelity of the calibration return. Measured useful bandwidth exceeds 200 MHz and practically any radar RF frequency can be handled when suitable mixers are employed. Amplifiers can be added to the down-converted path as desired to compensate for the fiber loss. Modulation and LO sweep provide easy ways of introducing artificial fluctuations and Doppler frequencies. Particularly pulsed radars are readily tested with the proposed scheme as no restrictions are posed by the radar's TR-switch delays.     

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。