基于极化单脉冲雷达扩展目标角度估计方法

当单脉冲雷达受到箔条质心干扰时, 将视为波束内存在两个不可分辨的目标, 由于目标和箔条干扰回波混叠耦合, 导致单脉冲测角偏差, 最终致使目标跟踪丢失。对此, 利用宽带单脉冲雷达测角精度高的优点和极化信息, 提出一种基于极化单脉冲雷达的扩展目标角度估计方法。首先,分析宽带单脉冲雷达体制下箔条质心干扰的特点, 给出扩展目标双极化和差信号模型。然后, 根据和、差通道极化回波信号, 通过联立方程组, 估计出目标和箔条干扰的到达角(angle of arrival, AOA), 为后续利用目标角度信息跟踪目标提供条件。最后,通过蒙特卡罗仿真实验分析关键参数对目标角度估计性能的影响, 并与传统单脉冲雷达体制的测角方法进行比较。理论分析和仿真实验表明, 在质心干扰条件下, 宽带单脉冲雷达估计目标AOA的性能要优于传统单脉冲雷达。     

主瓣掩护式干扰背景下单脉冲雷达角度估计

主瓣掩护式干扰会导致单脉冲雷达的探测、跟踪、识别性能严重下降，如何在该场景下进行目标角度估计是单脉冲雷达面临的经典问题。为解决该问题，提出了一种单脉冲雷达目标角度估计算法，该算法运用残差矩阵Frobenius-范数(以下简称残差矩阵F-范数)最小化准则提取目标回波及干扰信号并估计其来向。仿真结果表明，该算法相比主瓣干扰对消(mainlobe jamming cancellation, MLC)算法，测角精度更高，稳定性更强。     

基于鉴角曲线拟合的自适应单脉冲测角方法

自适应单脉冲方法是干扰背景下目标角度估计的一种有效方法。但对于主瓣内明显偏离波束中心的目标,或者在实际应用中由于天线往往采用子阵结构且存在误差,自适应单脉冲方法估计结果会出现较大的测角偏差。为解决这两个问题,提出一种基于鉴角曲线拟合的自适应单脉冲测角方法。该方法首先利用自适应和差权矢量与实测导向矢量计算出对应角度的单脉冲比;然后采用最小二乘法拟合出自适应鉴角曲线;最后通过自适应鉴角曲线估计出目标角度。仿真实验验证了该方法的有效性。     

直接数据域空时自适应单脉冲方法

机载雷达空时自适应处理(space time adaptive processing,STAP)与单脉冲技术相结合可以实现对运动目标空、时参数的估计。然而,在非均匀环境下,由于同分布快拍数有限,杂波协方差矩阵难以准确估计,常常导致STAP方法性能急剧下降甚至失效,进而无法有效实现目标检测和参数估计。本文提出一种直接数据域的动目标空时参数估计方法,该方法首先应用幅相估计谱(amplitude and phase estimation,APES)谱估计由被检测单元数据估计出杂波干扰协方差矩阵,然后利用STAP技术抑制杂波和干扰,并结合单脉冲理论实现对目标角度和多普勒频率的估计。仿真结果表明,与传统单脉冲方法相比,新方法具有自适应抑制杂波干扰的能力和更好的估计性能;同时由于无需参考数据,该方法更适应于非均匀环境。     

慢起伏不可分辨目标的单脉冲角估计

不可分辨目标角估计方法大多是以SwerlingⅡ型目标进行信号建模,这通常需要雷达采用频率捷变来实现脉冲间目标幅度的不相关。考虑到非频率捷变雷达观测的目标回波为慢起伏的情况,深入研究了目标雷达散射截面积(radar cross section, RCS)起伏特性对单脉冲雷达测向的影响,提出了一种基于目标单脉冲角估计统计特征的两个慢起伏不可分辨目标的角度分辨方法。Monte Carlo仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于空时约束的自适应迭代单脉冲估计方法

在机载雷达参数估计过程中, 在主瓣杂波区附近自适应和差波束会发生畸变, 角度和多普勒频率参数估计之间存在耦合, 导致传统和差单脉冲估计方法的参数估计性能严重下降。针对此问题，提出了一种基于空时约束的机载雷达自适应迭代单脉冲估计方法。该方法首先通过导数约束和零点约束确保所形成的差波束为最优差波束; 其次利用广义单脉冲法进行参数估计, 解决了多参数估计之间存在的相互耦合问题; 最后通过自适应迭代方式进一步提高目标参数的估计精度。计算机仿真结果验证了所提方法的有效性。     

自适应单脉冲与复单脉冲比算法

传统单脉冲算法是针对空域高斯白噪声背景下单目标的一种有效测角算法。当外界噪声为空域色噪声或存在主瓣干扰时,传统单脉冲算法需要改进。主要介绍用于色噪声背景的自适应单脉冲算法和用于主瓣两目标的复单脉冲比算法的基本原理,并以主瓣干扰条件下目标方位估计问题为例,介绍自适应单脉冲、复单脉冲比及其它一些方法的具体应用。     

主瓣干扰下混合极化系统单脉冲角度估计方法

当压制干扰源与目标方向相临近时,雷达天线对干扰信号的接收增益很大,形成主瓣压制干扰,对雷达目标检测、角度测量与跟踪构成严重威胁。运用极化滤波手段可以有效抑制主瓣压制干扰、提升雷达目标检测能力,但其滤波输出数据中的目标单脉冲比受到剩余干扰、目标交叉极化耦合等诸多因素影响,导致角度测量存在偏差。这某些情况下,这种角度偏差将难以忽略,甚至导致测角完全失效。本文基于混合极化单脉冲系统,本文提出一种抗主瓣压制式干扰的目标角度估计方法,通过对正交极化和、差通道的极化滤波与极化综合,实现目标角度无偏估计,完善了极化滤波方法在单脉冲系统中的应用。     

部分相关MIMO雷达比幅单脉冲测角性能分析

对多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达发射部分相关波形时,比幅单脉冲方法的角度测量性能进行了理论分析。通过建立MIMO雷达的一般信号模型,采用矩阵微分的方法对噪声引起的比幅单脉冲左右波束输出信号的起伏进行了统计分析,从而给出了部分相关MIMO雷达体制下比幅单脉冲方法的理论测角性能。由得出的结论可以直接得出正交MIMO雷达及相控阵雷达体制下比幅单脉冲方法的理论测角性能。通过数值仿真实验对部分相关MIMO雷达下比幅单脉冲方法的性能进行了仿真分析,并验证了理论分析的正确性。     

一阶循环到达角估计及其在干涉仪中的应用

研究了基于信号一阶循环平稳特性的空间源信号到达角估计方法,推导得到了在双阵元条件下的测角方法和测角精度,以及空间干扰信号对测角性能的影响,并与传统干涉仪测角性能进行了比较。理论分析和仿真结果说明,基于一阶循环平稳特性的空间源信号到达角估计方法,不仅具有和干涉仪近似一致的单目标测角性能,并且能同时实现对多个具有不同一阶循环频率的目标信号的测向,这是传统干涉仪所不具备的。     

二维数字阵列三阶泰勒展开单脉冲角度估计

全数字或相控阵子阵结构的数字单脉冲测角一般都采用基于单脉冲比一阶泰勒展开的测角公式,主瓣干扰下的自适应数字单脉冲测角也采用鉴角曲线斜率约束的方法,这些都会导致和波束主瓣宽度内偏离波束指向较远目标的测角偏差增大。〖JP3〗为了解决上述问题,针对任意二维数字阵列结构,推导了基于单脉冲比三阶泰勒展开的二维单脉冲测角公式,分析了公式求解的收敛问题。仿真结果表明所提方法对和波束主瓣范围内的目标均有较小的测角偏差,可以有效地提高主瓣干扰下的测角性能。该方法在提高测角性能的同时运算量增加不大,适合工程实现。     

远距离支援干扰下双隐身飞机自卫相参干扰对单脉冲雷达影响

以复杂电磁环境下双隐身飞机自卫相参干扰对抗单脉冲雷达为研究背景,针对单脉冲雷达角欺骗问题,提出了远距离多假目标干扰下双隐身飞机自卫相参干扰模型。首先构建双隐身飞机姿态敏感性模型,提取即时雷达散射截面序列,依据目标回波与干扰信号对应关系,建立复合等效信干比模型。在此基础上,采用脱靶与有效干扰最小即时距离对双机干扰模式下雷达角跟踪误差形成评判指标。仿真表明，该组网干扰模式使雷达角跟踪误差提高696.49倍,比单一干扰模式使单脉冲雷达角跟踪误差平均提高1.07倍,检验了组网复合相参干扰样式的有效性。     

双隐身飞机闪烁干扰对单脉冲雷达性能的影响

针对单脉冲雷达检测跟踪协同干扰状态的双隐身飞机编队时,角度跟踪误差性能难以合理评价的问题,首次建立了基于侧双机编队平飞航迹的隐身飞机协同闪烁非相参干扰模型,经过相同航迹下编队姿态的解算,获取闪烁干扰模型下的编队动态雷达散射截面序列,结合双机闪烁干扰模型下单脉冲雷达角度跟踪特点,推导得出与双机编队闪烁干扰相适应的单脉冲雷达角度误差跟踪模型,以最小干扰有效诱偏角为实时参变量对闪烁干扰模式下雷达角度跟踪误差性能变化的程度作出了评价。仿真表明双隐身飞机闪烁非相参干扰在干扰释放阶段能有效使单脉冲雷达角误差提高5.67倍,有效诱偏单脉冲雷达的角度跟踪。     

GSC结构相控阵在主瓣干扰下的自适应单脉冲方法

当有源干扰从旁瓣进入广义旁瓣对消器(general sidelobe canceller, GSC)结构相控阵系统时, 通过对旁瓣干扰的抑制, 可以维持较高的单脉冲测角精度, 然而当干扰进入主瓣范围内时, 自适应方向图会发生畸变, 导致测角错误。针对这一问题, 提出了一种在GSC结构下的两级自适应单脉冲测角的工程实现方法, 首先对采样协方差矩阵进行特征分解并根据主瓣子空间的正交性分离主瓣干扰对应的特征向量, 由此重构旁瓣干扰和噪声协方差矩阵, 再利用旁瓣对消器抑制旁瓣干扰, 最后通过四通道系统抑制主瓣干扰并保持单脉冲比不变, 实现对目标的精确测角。该方法无需对干扰的来波方向进行预估计, 具有较强的鲁棒性, 仿真结果验证了该方法的有效性。     

末制导雷达目标与诱饵的联合参数估计和辨识

拖曳式诱饵干扰条件下目标与诱饵的参数估计和身份辨识是制导雷达实现精确打击的前提条件。不可分辨角度范围内的目标和诱饵引起导引头雷达回波的干涉混叠,导致常规测量方法失效。当目标和诱饵处于相邻的两个匹配滤波采样点之间时,这些采样点所包含的信息将有助于参数估计的获取。通过充分挖掘两个连续匹配滤波采样点所包含的特征信息获得接收回波的概率分布,结合干扰形式和特点采用改进的粒子群优化方法从最大似然估计的角度获取目标与诱饵的对应参数,实现删除二者的身份辨识。各种条件下的仿真实验验证了方法的有效性。     

基于分层极化特性的箔条云识别方法

箔条作为典型的无源干扰手段, 在空中运动扩散和分布取向复杂多变, 具有不确定性, 其雷达特性相当复杂, 即使先进的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)导引头也难以应对。对此, 从箔条云的极化特性和空气动力学特性入手, 提出一种基于分层极化特性的箔条云干扰识别方法, 利用箔条云特有的分层极化特性来识别箔条干扰。所提方法利用干涉原理获取目标的高度维信息, 提出特征识别量ρ用于衡量箔条云和舰船目标的极化特性差异, 并讨论了所提方法的适用范围。理论分析和仿真结果验证了所提方法的可行性。     

多干扰机反向交叉眼干扰分析

反向交叉眼干扰是近年来受到广泛关注的一种单脉冲角度欺骗干扰技术,为丰富反向交叉眼干扰理论,对多干扰机场景下的反向交叉眼干扰技术进行了分析。在分析过程中,通过严格地推导,研究了反向交叉眼干扰性能与反向交叉眼增益的关系;在此基础上,研究了多干扰机协同干扰时,干扰机对间存在的相对幅相差以及目标回波对反向交叉眼增益的影响,进而分析了上述干扰因素对反向交叉眼干扰性能的影响。仿真结果表明,干扰机对间的相对幅相差变小、目标回波相对干扰信号的相对幅度变小时,反向交叉眼增益增强,反向交叉眼干扰效果增强。     

基于单脉冲三维成像的抗交叉眼干扰方法

交叉眼干扰是针对末制导雷达实施的一种有效的角度欺骗干扰,使得导弹不能有效地跟踪并打击目标。针对这种主瓣干扰,现有末制导雷达缺乏较为有效的对抗措施。为此,本文提出一种基于单脉冲三维成像的抗交叉眼干扰方法。该方法首先对单脉冲雷达和、方位差、俯仰差3个通道信号在距离、多普勒两维上进行高分辨处理,通过测量各分辨单元的方位角和俯仰角,再结合距离信息得到目标三维像,然后利用目标的团聚效应设定合适的阈值,剔除由交叉眼干扰引起的目标尺寸之外的奇异点,从而得到干扰对抗后的测角结果,确保了导弹对目标的有效跟踪。仿真结果证明了这种抑制主瓣角度干扰措施具有一定的有效性。     

反舰宽带相参雷达的一种抗箔条干扰方法

以反舰制导雷达为背景,研究了宽带线性调频脉冲多普勒雷达的抗箔条干扰方法。首先建立了弹载宽带线性调频相参脉冲雷达的回波模型,推导了距离-多普勒二维像的形成过程;然后分析了宽带相参雷达舰船目标回波与箔条回波的区别,提出了回波距离-多普勒二维像扩展因子和能量均匀度两个特征指标对舰船和箔条进行区分;结合实际应用环境和箔条干扰的特点,设计了抗箔条干扰算法的判决准则,给出了抗箔条干扰算法的实现流程图;最后对实测数据的处理结果证明了抗箔条干扰方法的有效性。