波形分集MIMO STAP雷达的灵敏度(英文)

空时自适应处理(STAP)是一种有效的机载雷达地杂波抑制方法,多输入多输出(MIMO)雷达是一种性能优于传统雷达的新体制雷达,近期STAP被应用于MIMO雷达以提高性能。MIMO雷达所发射的波形可以彼此相关或不相关。针对波形分集MIMO雷达的STAP处理,提出了一种统一的信号模型,基于此模型,将STAP的性能表示为波形协方差矩阵(WCM)的函数。对波形的影响进行了研究,证明灵敏度(即最大可检测距离)与WCM的最大特征值成正比。理论分析和仿真结果验证了波形对MIMO STAP雷达灵敏度的影响,相关结论可应用于波形的折中设计,以获得最佳系统性能。     

基于杂波子空间估计的MIMO雷达降维STAP研究

 多输入多输出(MIMO)雷达是近年来出现的一种新体制雷达,针对MIMO体制的机载雷达开展空时自适应处理（STAP）技术研究是值得进一步努力的方向。本文研究了机载MIMO雷达STAP技术的降维算法,通过对STAP技术杂波抑制原理进行分析,推导并得到一种基于杂波子空间的降维算法。结合扁长椭球波函数（PSWF）的特点,提出了一种基于杂波子空间估计的降维算法,并与若干降维算法的杂波抑制性能进行比较。结果表明,当存在阵元幅相误差时,该算法在保持杂波抑制性能的同时能够有效地降低STAP算法的运算量。     

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。     

基于时空结构的双基MIMO雷达多维参数联合估计

为了充分利用目标的时域特性来改善双基多输入多输出(MIMO)雷达波达方向(DOA)和离波方向(DOD)的估计性能,探讨了双基MIMO雷达在时-空模型下的多维参数联合估计问题。针对慢动目标,基于多维旋转不变技术信号参数估计(ESPRIT)算法,同时利用时域相邻两级延迟包含的时间相位差、发射阵列相邻阵元包含的空间相位差以及接收阵列相邻阵元包含的空间相位差作为旋转因子,形成旋转不变子空间,再根据矩阵、矩阵的特征值及特征值对应的特征向量三者之间的关系解决了参数配对问题,实现了三维参数联合估计。该方法在信噪比低、积累脉冲数少时,目标的DOA与DOD估计性能比不利用时域特性时有明显改善。仿真结果验证了本方法的有效性。     

基于非线性自适应滤波器的海杂波抑制技术

海杂波会严重影响雷达对海洋表面目标的检测。为了提高海洋表面目标的检测性能,基于非线性自适应滤波器,提出了海杂波抑制方法,实现了海杂波抑制。介绍了非线性自适应滤波器的原理以及利用梯度下降法训练滤波器的方法。利用IPIX雷达实测海杂波数据,分别针对岸基雷达和机载雷达,进行了此方法的仿真试验,从均方预测误差(MSE)和信杂比改善因子(IF)两个方面,分析了此方法的性能。并与基于线性预测的LMS算法进行了比较,得出了此方法对慢速目标的检测性能优于线性方法。     

MIMO雷达中一种降维MUSIC的相干角度估计算法

研究单快拍下双基地多输入多输出（Multiple—InputMultiple-Output,MIMO）雷达中相干信源的离开角（Directionofdeparture,DOD）与到达角（directionofarrival,DOA）联合估计问题。利用单快拍下双基地MIMO雷达的接收信号构造一组Toeplitz矩阵,利用这组ToepIitz矩阵重构一个信号矩阵,提出一种基于降维多重信号分类（ReducedDimensionMultipleSignalClassification,RD-MUSIC）的DOD与DOA联合估计算法。提出的算法能够有效估计相干信源以及非相干信源的角度,实现角度的自动配对,并且角度估计性能远优于FBSS—ESPRIT算法以及ESPRIT-like算法。仿真结果验证了算法的有效性。     

MIMO雷达的信号处理方法研究

在对多输入多输出（MIMO）雷达原理分析的基础上,研究了MIMO雷达的信号处理方法,并给出了两种信号处理实现方法。理论分析和公式推导表明,这两种信号处理实现方法具有相同的输出结果,计算机仿真结果也表明了结论的正确性。另外还对这两种实现方法的运算量进行了分析和比较。     

一种瞬时大带宽DRFM系统的信道化设计

为实现宽带雷达回波信号的模拟生成,通常采用基于信道化技术的射频存储(DRFM)系统。在信道化DRFM系统中,不合理的信道划分方案和多相滤波器设计会导致频谱混叠、频谱分量缺失和幅度失真。文章提出了一种相邻信道频谱有50%交叠的信道划分方法,并对信道化滤波器组进行了优化设计。在此基础上,给出了一种瞬时大带宽DRFM系统的实现方案。仿真结果表明,文章提出的设计方案可以实现Nyquist采样带宽内雷达信号的射频存储和模拟转发,且具有较小的幅度失真,可以满足瞬时大带宽雷达回波信号的模拟需求。     

多模型切换控制及其在BTT导弹设计中的应用

研究了一类可以抑制切换时刻输出跳跃的多模型切换控制器的设计问题。基于参数化特征结构配置结果及模型跟踪方法,设计了满足输出跟踪性能并使多模型系统中各闭环子系统渐近稳定的多模型切换控制律集合。充分利用参数化特征结构配置方法提供的全部自由度,协调选取各子系统控制律中的参数来抑制切换时刻的输出跳跃。将本文提出的方法应用到某型倾斜转弯导弹自动驾驶仪设计中,仿真结果表明导弹的输出过载迅速准确跟踪制导指令,并且切换抖动得到有效抑制。     

MIMO雷达DOD和DOA联合估计算法: RTR-ESPRIT

 针对双基地多输入多输出(MIMO)雷达多目标波离角(DOD)和波达角(DOA)的联合估计问题,提出一种接收-发射-接收(RTR)-ESPRIT算法。该算法首先利用一维接收ESPRIT(R-ESPRIT)预估计目标DOA,随后分别利用一维发射ESPRIT(T-ESPRIT)和一维接收ESPRIT得到目标的高精度DOD和DOA估计,在每两次ESPRIT算法之间分别构造正交投影算子对接收信号进行接收波束形成和发射波束形成。与传统ESPRIT算法相比,该算法大大降低了数据协方差矩阵维数和计算复杂度,无需额外的配对算法,且理论证明了该方法还可以用于相干目标和单快拍情况下DOD和DOA的联合估计。仿真结果表明了该算法的正确性及良好的估计性能。     

Hybrid integration method for highly maneuvering radar target detection based on a Markov motion model

To detect highly maneuvering radar targets in low signal-to-noise ratio conditions, a hybrid long-time integration method is proposed, which combines Radon-Fourier Transform (RFT), Dynamic Programming (DP), and Binary Integration (BI), named RFT-DP-BI. A Markov model with unified range-velocity quantification is formulated to describe the maneuvering target’s motion. Based on this model, long-time hybrid integration is performed. Firstly, the whole integration time is divided into multiple time segments and coherent integration is performed in each segment via RFT. Secondly, non-coherent integration is performed in all segments via DP. Thirdly, 2/4 binary integration is performed to further improve the detection performance. Finally, the detection results are exported together with target range and velocity trajectories. The proposed method can perform the long-time integration of highly maneuvering targets with arbitrary forms of motion. Additionally, it has a low computational cost that is linear to the integration time. Both simulated and real radar data demonstrate that it offers good detection and estimation performances.     

Maximizing the Usable Bandwidth of MTI Signal Processors

A technique is presented for maximizing the percentage of usable Doppler bandwidth throughout which a radar return can be detected while maintaining an acceptable clutter suppression. The technique employs the weighted Chebyshev approximation to the design of a transversal high-pass digital filter which has an optimal passband ripple for a given number of filter weights and associated integration gain consistent with the required increase in signal-to-noise ratio needed for acceptable probabilities of detection and false alarm. Conventional approaches to the design of a movingtarget arget indictor (MTI) filter which maximizes the improvement factor by clutter suppression typically improve the signal-to-background noise ratio over less than 50 percent of the range between dc and the pulse-repetition frequency fT. This technique can increase the usable bandwidth to 80 percent or more of fT. Two examples are included which utilize parameter values from the Army Missile Command's experimental radar and demonstrate the interactive influence of such filter parameters as the number of weights, passband ripple and bandedge, and stopband attenuation and cutoff.     

一种宽带高速跳频载波频综结构的设计

将DDS（直接数字合成）与PLL（锁相环）频率合成技术相结合,采用多环并列流水线结构,设计出混合扩/跳频系统的载波频率综合单元。利用DDS技术可实现频率分辨率高、转换时间快等要求,利用PLL技术可实现杂散抑制性能高、扩展宽带等要求,并采用多环并列硬件结构保证了系统的跳变速度和宽频带指标。经闭环测试平台的测试,系统达到350～1800MHz带宽可变,频率跳变速度10 000跳/s可变,杂散抑制优于-80dBc。文章首先给出详细的硬件设计方案及其实现,同时理论分析了个各项指标的优化,最后给出闭环测试平台的搭建以及最终测试结果。     

Multiple model particle flter track-before-detect for range ambiguous radar

The middle pulse repetition frequency（MPRF）and high pulse repetition frequency（HPRF）modes are widely adopted in airborne pulse Doppler（PD）radar systems,which results in the problem that the range measurement of targets is ambiguous.The existing data processing based range ambiguity resolving methods work well on the condition that the signal-to-noise ratio（SNR）is high enough.In this paper,a multiple model particle flter（MMPF）based track-beforedetect（TBD）method is proposed to address the problem of target detection and tracking with range ambiguous radar in low-SNR environment.By introducing a discrete variable that denotes whether a target is present or not and the discrete pulse interval number（PIN）as components of the target state vector,and modeling the incremental variable of the PIN as a three-state Markov chain,the proposed algorithm converts the problem of range ambiguity resolving into a hybrid state fltering problem.At last,the hybrid fltering problem is implemented by a MMPF-based TBD method in the Bayesian framework.Simulation results demonstrate that the proposed Bayesian approach can estimate target state as well as the PIN simultaneously,and succeeds in detecting and tracking weak targets with the range ambiguous radar.Simulation results also show that the performance of the proposed method is superior to that of the multiple hypothesis（MH）method in low-SNR environment.     

利用分数阶Fourier域滤波的机载SAR多运动目标检测

 强度相差较大的多运动目标检测是机载合成孔径雷达 ( SAR)技术的一个重点和难点,传统的频域滤波和现代的时频分布方法都无法解决这个问题。首先分析了机载 SAR运动目标回波本质上为线性调频信号,据此提出一种基于分数阶 Fourier域滤波的运动目标检测新方法,并且应用逐次消去的思想有效地解决了强度相差较大的多目标检测问题。仿真的结果验证了算法的有效性。     

一种简化的机载MIMO雷达杂波特征相消器

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波抑制问题,提出一种简化的杂波特征相消器(EC).根据杂波在空时二维平面的先验分布离线构造杂波子空间.以此替代由协方差矩阵特征值分解(EVD)得到的杂波子空间,从而将最优权简化为一个确知投影矩阵与目标信号空时二维导向矢量的乘积,避免了传统EC方法中复杂的协方差矩阵估计和EVD运算,...     

基于预估-反馈联合处理的射频噪声干扰抑制算法

针对强射频（RF）噪声干扰下脉压雷达目标检测概率较低的问题,提出了一种基于预估-反馈联合处理的射频噪声干扰抑制算法。首先,对回波信号进行盲源分离预处理,并利用分数阶傅里叶变换（FRFT）的特性对目标回波信号进行参数估计以及窄带滤波处理,滤除大部分干扰和噪声的能量;然后,在数据层运用M/N逻辑法进行点迹处理,并结合径向速度方向判决,实现对目标航迹的预估检测;最后,利用数据层对航迹状态的反馈实时修正滤波器参数,从而在信号层更好地滤除干扰能量,并对中断航迹进行剔除,完成射频噪声干扰的抑制。仿真结果表明：与现有射频噪声干扰抑制技术相比,所提算法具有更优的干扰抑制效果。     

联合截获威胁下的雷达射频隐身目标搜索算法

针对基于射频(RF)隐身需求的机载雷达目标搜索问题进行了研究。通过分析实际作战中射频辐射面临的截获威胁,提出了一种基于联合截获威胁的射频隐身性能表征方法,并给出了具体的值估算方法;对机载雷达搜索任务中辐射参数的优化问题进行了建模,并采用优化算法对目标函数进行求解。通过分析典型情景下解集的分布特点,给出了从最优解集中选取最终解的方法。结果表明,提出的射频隐身性能表征方法能更好地反映截获实现过程的多域需求,提出的雷达搜索方法能够在保证探测性能的同时,提高射频隐身性能和搜索速度,能够为相控阵雷达搜索任务中参数的优化控制提供方法和依据。     

基于阵列天线的雷达导引头目标角位置模拟器

针对目前雷达导引头目标角位置模拟装备现状和发展趋势,分析利用阵列天线实现目标角度位置的原理,提出了一种基于阵列天线的雷达导引头目标角位置模拟器的设计方案,分析了工程实现所需要的关键技术,并提出了实现方案,包括天线阵设计、目标控制算法和误差特性、矢量调制技术和阵列校准技术。