FDA-SAR高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法

由于多普勒模糊和距离模糊的制约,星载合成孔径雷达（SAR）成像方位高分辨率和宽测绘带成像之间存在严重的矛盾.针对这一问题,该文提出了基于频率分集阵列（FDA）SAR系统的高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法.该方法基于FDA的距离维可控自由度,利用FDA发射导向矢量的距离和角度二维依赖性,在空间频率域实现距离模糊回波的分离并对不同距离模糊区域分别进行成像处理,解决了星载SAR成像测绘带宽对方位高分辨率的制约问题.仿真实验验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于MIMO阵列的一体化射频技术研究进展及展望

基于多输入多输出（multiple-input-multiple-output， MIMO）阵列的一体化射频系统通过充分利用空间自由度和波形自由度，不仅能够同时实现雷达探测、数据通信、电子干扰等多种功能，而且具有目标探测可靠性好、参数估计精确度高、反侦察识别能力强等突出特点，在高动态强对抗环境中展现了巨大的潜力。从基于MIMO阵列的一体化射频系统的检测性能分析入手，剖析了一体化射频系统的检测性能极限以及影响检测性能的主要因素；针对MIMO阵列参数高精度估计问题，提出通过单个发射脉冲完成参数估计以及一种增强参数估计精度的波形优化算法；考虑到目标角度估计误差不可避免，提出了一种稳健的一体化波形设计算法；针对杂波环境中一体化射频系统性能下降的问题，提出了发射波形和接收滤波器联合优化算法，该算法不仅能够实现同时多功能，而且有效地抑制了杂波，提高了目标检测性能。最后，展望了一体化射频系统参数估计精度极限、高精度参数估计、稳健波形设计、波形设计算法快速实现等有待突破的信号处理关键技术。     

频率分集阵雷达技术探讨

频率分集阵(Frequency Diverse Array, FDA)雷达不同天线单元的发射载频存在微小的差异,从而带来了发射方向图距离角度时间依赖的特性,这一特性提供了FDA雷达新的信息和信号处理灵活度,也带了新的技术问题。该文综述了FDA天线技术及雷达应用的相关研究进展,并重点从雷达系统理论与工程应用的角度,着重分析了相干FDA雷达和正交FDA雷达两种体制的技术特点,指出FDA雷达在抗干扰、抗模糊中的应用优势,梳理了FDA雷达技术的难点和研究方向。      

一体化信号处理与先进处理架构展望

多功能一体化系统是电子信息技术领域的重要发展方向之一,一体化信号处理是其中的关键技术,对实现各种功能之间资源共享与高效协同具有重大意义,同时也从算法到处理架构提出了新的要求。本文首先对一体化信号处理的研究现状进行了归纳总结,给出一种基于一体化信号的多功能系统模型,指出进一步开发空域资源是当前一体化信号设计的主要研究方向之一,并且给出相关信号处理的典型算法;然后,针对上述算法进行了核心算子提炼,指出该类算法以大规模矩阵运算为主要特征,对处理架构提出高算力、高能效的需求;最后,针对上述算法的核心算子设计了基于存内计算和光子计算的处理架构,由于避免了数据搬移并采用高性能模拟计算模式,因此可以大幅提升算力和能效,为一体化信号处理先进架构设计提供了新的技术途径。      

空时分组码MC-CDMA系统多用户检测

本文研究了在频率选择性瑞利衰落信道中工作于时分双工(TDD)模式的多载波码分多址(MC-CDMA)系统上行链路,在用户终端处使用两个发射天线,采用基于空时分组码的发射分集。考虑对应于子载波的衰落系数是信道冲激响应的离散傅里叶变换,给出了基于空时分组码的MC-CDMA系统上行链路信号模型。采用适用于同步CDMA系统的低代价Steiner估计器来进行基于空时分组码的MC-CDMA系统的信道估计,每个用户终端的两个发射天线各分配一个midamble。研究了基于空时分组码的MC-CDMA系统的解相关多用户检测、最小均方误差(MMSE)多用户检测,进行联合的多用户检测和空时码解码。仿真结果验证了上述模型及算法的有效性。     

基于OFDM的无人机雷达通信一体化设计方法

为了最大程度地利用资源和减小电磁干扰,无人机平台的雷达通信一体化设计有着尤为重要的意义。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性能、易于数字化处理等优点,在雷达通信一体化系统备受关注。然而,OFDM信号在雷达和通信系统中对多普勒频偏较为敏感,针对多普勒频偏引起的子载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)问题,本文设计出一种RS-OFDM雷达通信一体化信号,并提出一种ICI抑制的信号处理算法,其中基于多普勒估计和校正实现OFDM的无ICI处理。仿真结果表明:所提方法在目标成像性能上优于传统方法,且对多普勒频偏具有较强的鲁棒性,而且并无明显增加计算复杂度。      

用于高分辨率宽测绘带SAR系统的SAR/GMTI处理方法研究

随着科技的不断发展,高分辨宽测绘(High-Resolution and Wide-Swath, HRWS)SAR成像已经越来越受到人们的关注,具有地面动目标指示(Ground Moving Target Indication, GMTI)功能的SAR成像系统因其具有对静止场景进行高分辨成像和动目标检测能力在很多军用和民用领域受到广泛运用。具有HRWS成像能力的沿方位多通道SAR系统,其可以有效地解决高分辨和低脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF)的矛盾,该矛盾在HRWS成像处理过程中经常遇到。由于方位空域自由度可以用来进行杂波抑制,因此多通道构型具有提供GMTI潜能。该文提出一种新的杂波抑制和动目标的成像方法,使得在低PRF的HRWS系统进行SAR成像的同时可以完成动目标的检测与成像处理,而不需要单独的高PRF系统操作模式。      

基于差分空时分组码的卡尔曼盲多用户检测

对大容量、高性能蜂窝通信系统的需求引起了人们对先进信号处理技术的极大兴趣，尤其是使用多个发射／接收天线，利用空域分集的处理技术更是受到了广泛关注。使用多个发射天线及差分空时分组码，可用一种新的适用于频率平坦信道的盲自适应多用户接收机。新方法不需要信道估计，它首先利用卡尔曼(Kalman)自适应滤波器抑制多址干扰，然后完成差分空时解码获得分集增益。计算机仿真结果表明该方法具有较强的抗衰落和抑制多址干扰的能力，并能自适应地跟踪信号环境的变化。     

基于多维范德蒙德结构的双基地MIMO雷达收发角及多普勒频率联合估计

针对双基地MIMO雷达收发角及多普勒联合频率估计问题,该文基于参数流型矩阵的多维范德蒙德结构特征,提出一种低运算量的3维参数联合估计算法。首先根据回波模型的多维结构特性构造3阶张量,并对其分别沿发射维、接收维和脉冲维切片得到3个等效矩阵;然后结合多维范德蒙德结构特征和等效矩阵的左奇异矩阵具有Khatri-Rao乘积结构特征,估计收发阵列流型矩阵和多普勒流型矩阵;最后通过Root-MUSIC算法估计收发角和多普勒频率。与现有算法相比,该算法显著改善了参数估计精度,在小脉冲数下,其运算量与旋转不变子空间算法(ESPRIT)相当。仿真实验验证了该算法的有效性。     

FDA-MIMO雷达非自适应波束形成抗主瓣欺骗式干扰研究

频率分集阵（frequency diverse array, FDA）雷达通过在发射阵元间引入微小的频率步进量,具有额外的距离维可控自由度。通过结合多输入多输出(multiple-input and multiple-output,MIMO)技术,可在接收端分离发射波形,并获得距离角度耦合的发射导向矢量,增加了信号处理的灵活性。本文针对主瓣欺骗式干扰抑制问题,在FDA-MIMO 雷达体制中提出了一种基于非自适应波束形成的抗干扰方法,通过选择合适的频率步进量,使欺骗式假目标位于波束形成方向图的零点,从而实现对其的抑制。仿真实验验证了所提方法的有效性。      

集中式MIMO雷达研究综述

多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新体制雷达,利用其发射波形分集的特点,在目标检测、参数估计、射频隐身及抗干扰等诸多方面展现出了突出的性能,经过学者们近20年的深入研究,基于正交波形的MIMO雷达相关理论日臻完善,并在汽车辅助驾驶、安全防卫等领域得到广泛应用。近年来,随着电磁环境感知及知识辅助等概念的引入,基于波形优化的MIMO雷达主动抗干扰、射频隐身、以及探测-通信一体化等技术受到学者们的关注并得到深入研究。该文力图对学者们近20年来围绕MIMO雷达的研究工作进行归纳与综述,内容主要包括:正交波形MIMO雷达原理、目标探测性能分析、典型应用;正交波形MIMO雷达波形设计与特点;基于知识的认知MIMO波形设计与算法;基于MIMO的探测-通信一体化波形设计与算法;MIMO雷达信号处理、数据处理及资源管理。论文最后对MIMO雷达在机载应用中的空时处理(STAP)、MIMO雷达在成像中的信号处理、以及基于时分多波形分集的线性调频毫米波MIMO雷达信号处理等进行了讨论。      

频控阵雷达空距频聚焦信号处理方法

针对复杂环境下对低可观测运动目标探测的迫切需求,该文在系统回顾近几年频控阵雷达国内外发展现状、频控阵雷达阵列结构设计及波束形成、距离和角度的联合估计等技术的基础上,提出了基于空距频聚焦的频控阵雷达信号新方法。充分利用频控阵雷达提供的发射波形自由度、阵元位置自由度、波束方位与距离相关性以及凝视观测的特点,即在空间(角度)、距离和频率(多普勒)的灵活自由度和能量集性,实现空-距-频聚焦和联合参数估计。仿真分析表明该方法具有提高复杂环境下雷达微弱动目标检测和参数估计的潜力,在杂波和干扰抑制、动目标精细化处理等方面有广阔的应用前景。      

基于稀疏重构的全极化SAR联合多维重建

各极化通道独立处理和三维分步成像会忽视数据之间的关联性,造成散射中心的失配以及极化散射矩阵获取的不准确。鉴于此,该文提出一种基于稀疏重构的全极化联合多维重建方法。该方法通过设置联合稀疏约束对所有极化通道及所有维度进行联合,将全极化多维重建建模为多通道联合稀疏重构问题。通过数据插值对模型简化后,结合三维快速傅里叶变换、共轭梯度法和牛顿迭代法给出一种高效的模型求解方法,可以同时得到极化散射矩阵和目标三维信息。该文方法保证了不同极化通道、不同维度的稀疏支撑集一致,且充分利用了数据之间的关联性带来的额外信息。基于仿真数据和电磁计算数据的实验结果表明,该方法的性能不受目标类型影响,具有一定的抗噪性,能有效地获取目标的多维重建结果,得到的三维成像结果分辨率高且极化散射矩阵估计精度高。      

基于差分特征的间歇采样转发干扰辨识与抑制方法

间歇采样转发式干扰机通过对其接收到的雷达发射信号进行采样、存储、处理和多次转发,在雷达接收端形成逼真的假目标干扰效果。为提升上述干扰场景下的雷达探测性能,该文提出了一种新的信号差分特征提取方法,在此基础上,利用目标回波和干扰信号在差分特征空间的差异设计判决准则,从而在有效辨识并抑制干扰的同时实现目标检测。仿真结果表明:该方法干扰抑制效果显著,相比于3种典型的时频域滤波算法等效信噪比改善4.2 dB以上。      

Time-varying AR modeling and adaptive IIR notch filter for anti-jamming DSSS receiver

Using Time-Varying AR (TVAR) model and adaptive notch filter is a new method for the non-stationary jammer suppression in Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS). The performance of TVAR model for Instantaneous Frequency (IF) estimation will be affected by some factors such as basis functions. Focusing on this problem, the optimal basis function of TVAR model for the IF estimation of the LFM signal is obtained in this paper. Besides the depth and width of notching, the phase properties of notch filter affect the Signal-to-Interference plus-Noise Ratio (SINR) of correlation output to the narrowband jammer suppression in DSSS, in response to the problem the closed solution of correlation output SINR improvement has been derived when a single frequency jammer passes through direct IIR notch filter, and its performance has been compared with those of five coefficient FIR filters. Later, a novel method for LFM jammer suppression based on Fourier basis TVAR model and direct IIR notch filter is proposed. The simulation results show the effectiveness of the proposed method.     

频控阵雷达技术及其应用研究进展

与传统的相控阵只形成方位角依赖性的发射波束不同,频控阵通过在阵元间采用一个小频差来实现波束的自动扫描功能。频控阵能够形成具有距离依赖性和时变性的发射波束,克服了传统相控阵阵列因子不包含距离和时间变量的缺点,因而带来很多独特的应用优势。该文在作者的“频控阵雷达:概念、原理与应用”(《电子与信息学报》,2016, 38(4): 1000–1011)基础上,简要介绍频控阵雷达的基本原理,全面梳理近3年来国内外关于频控阵雷达技术及其应用方面的最新研究进展,讨论几种新的频控阵雷达技术应用前景,主要包括雷达对抗和雷达-通信一体化应用,并指出目前亟待研究解决的波束时变性、有效接收机设计、自适应信号检测与估计和原理样机研制等几个关键问题。      

基于AD9361的智能屏蔽系统设计与实现

针对传统压制式干扰仪对采用扩频技术的宽带码分多址(WCDMA)干扰不理想,以及WCDMA欺骗式干扰仪实现复杂的问题,基于PicoZed SOM软件定义无线电平台设计出一套新型智能干扰系统。实验测量表明,该系统发射功率仅为23 dBm时,能有效管控半径10 m范围的WCDMA通信信号。整个设计的实现分为4个步骤：第1步基于WCDMA的小区搜索过程,设计出一种带有WCDMA小区同步特征的干扰信号;第2步使用MATLAB仿真验证该方法的有效性;第3步设计WCDMA干扰模块和WCDMA数字上变频模块,实现在FPGA上产生带有同步信息的干扰信号;第4步基于ADI提供的PicoZed SOM参考工程,实现在空口发射WCDMA干扰信号。     

基于数学形态学的密集转发干扰抑制算法

基于数字射频存储器(Digital Radio Frequency Memory,DRFM)的干扰机在一个脉冲重复周期内通过重复转发截获的雷达发射信号形成密集假目标干扰,严重影响雷达对真实目标的检测和跟踪。针对这一问题,提出了一种基于数学形态学的密集假目标干扰抑制算法。该方法先用Otsu算法对脉压后的回波二值化处理,利用形态学中的开运算抑制密集干扰,对滤除干扰后的回波信号做动目标检测(Moving Target Detection,MTD)获取目标参数,实现了干扰环境下的目标检测。通过仿真和实测数据的处理,验证了该方法可以有效抑制密集假目标干扰,实现对目标的检测。     

SAR干扰机中的收发信号耦合模型及隔离解决方法

 收发隔离是困扰转发式干扰机研制的瓶颈问题,研究收发同时工作中的收发隔离问题对于解决SAR干扰机中方位向欺骗干扰效果以及对抗脉间波形捷变的SAR(Synthetic Aperture Radar) ECCM(Electronic Counter-Counter Measures)具有重要意义.在此背景下,本文利用数学级数概念建立了同时收发体制下,干扰机收发信号的耦合模型,并结合LFM(Linear Frequency Modulation)信号的时频特性和波形补偿实现了耦合信号中有用信号和干扰分量的滤波分离.基于实测雷达数据的实验验证以及相应的仿真结果均验证了本文方法的有效性.     

Subspace methods for blind joint channel estimation and multiuser detection in CDMA systems

Recently developed subspace techniques for blind adaptive multiuser detection are briefly reviewed first. In particular, blind methods based on signal subspace tracking for adapting linear multiuser detectors in AWGN CDMA channels are considered, as well as extensions of these techniques to frequency selective fading channels, dispersive channels, and antenna array spatial processing. In addition, subspace‐based nonlinear adaptive techniques for robust blind multiuser detection in non‐Gaussian ambient noise channels are also described. Several new techniques are then developed within the subspace framework for blind joint channel estimation and multiuser detection, under some specific channel conditions. These include (1) an adaptive receiver structure for joint multiuser detection and equalization in dispersive CDMA channels, (2) a subspace method for joint multiuser detection and equalization in unknown correlated noise, and (3) a method for joint interference suppression and channel tracking in time‐varying fading channels. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.