基于CLEAN算法的非连续谱线性调频中断波信号处理

高频地波雷达工作在电磁频谱密集的短波频段,为了提高雷达抗干扰性能,可利用若干个干净频段合成雷达的有效带宽。研究了一种非连续谱线性调频中断雷达波形,提出了针对这种雷达波形的二维信号处理方案。仿真结果表明：该方案能有效地抑制距离旁瓣,提高回波信号检测目标的动态范围。     

基于CLEAN思想的互补码信号脉冲压缩算法

互补码信号具有理想的零旁瓣非周期自相关函数,特别适用于高频地波雷达。然而高频地波雷达常采用高占空比波形,近距离目标回波遮挡严重,遮挡时原互补码不再互补,脉压旁瓣很高。针对这一问题,提出基于CLEAN算法思想的互补码脉冲压缩方法,该算法利用互补码的子码互补特性,在不同遮挡程度使用不同长度的子码作为脉压系数;同时,引入了CLEAN算法的思想,由远距离段至近距离段依次进行脉压和CLEAN操作,在保留互补码零旁瓣特性的同时消除了不同子码段之间的相关性造成的距离栅瓣。多目标环境下的计算机仿真实验表明,这种算法在距离盲区内保持了互补码的零旁瓣特性,且无距离栅瓣。     

随机断续高频雷达波形设计和处理

本文综合分析了几种典型高频地波超视距雷达波形的特点,针对这些波形在高频段电磁干扰严重条件下可用连续频带较窄的问题,提出了一种依据外部电磁环境监测结果来截断干扰频段的波形.这种波形能够有效地利用不连续频段,从而提高雷达的有效带宽和抗干扰能力.针对波形频谱截断后引起的距离旁瓣过高问题,本文采用一种改进的自适应目标回波重建算法来处理,达到较好的结果.     

基于内插/外推的非连续谱高频雷达二维处理

为了提高高频地波雷达的抗干扰性能,用几个不连续的干净频带来合成系统的有效带宽.为了抑制频谱不连续造成的高距离旁瓣,采用正则化内插/外推算法进行距离速度二维处理;仿真结果表明,该方法不仅能有效地抑制距离旁瓣,而且还能实现目标的距离-速度超分辨.     

非连续谱FMCW雷达信号分析与处理

高频地波雷达工作在干扰严重的高频段,系统很难找到一段连续寂净的工作频段.为提高雷达抗干扰性能,用几个不连续的干净频带来合成系统的有效带宽.分析了一种非连续谱线性调频雷达信号;根据信号特点采用先速度后距离的二维处理方式;通过对每段信号进行分解、相位补偿、重构的方法来消除由频率跳变所引起的距离旁瓣增高,谱峰分裂、偏移等影响.仿真结果表明了该方法能有效地抑制旁瓣,实现目标的二维分辨.     

时频联合处理方法在地波高频雷达中的应用

一般采用时域或频域的方法对雷达信号进行分析。时频联合处理方法在时间-频率二维空间对信号的特性进行分析,从而进一步得到信号频谱分量在时间轴上的分布图。因此,对于具有时变频率分量的空中目标回波而言,时频联合处理方法是一种有效的分析方法。文中简要介绍了时频联合处理方法的基本方程,采用时频联合处理方法对具有多个频谱分量的混合信号、噪声加信号和高频雷达在强海杂波背景下的空中机动目标回波信号进行了分析和说明。结果表明,时频联合处理方法的应用能大大提高高频雷达对目标的探测能力。     

高频地波雷达多普勒信号的AR预测恢复

雷电干扰和瞬时突发的无线电通信干扰信号严重影响高频地波雷达的正常工作。干扰严重时通过二维ＦＦＴ处理仍不能从接收信号中提取目标的距离和速度信息，此时需要对受到破坏的多普勒信号加以修正。为此本文提出基于ＡＲ模型的多普勒信号恢复方法。针对多普勒信号被干扰分割的特点，采用前后向预测的ＬＭＳ算法，首次建立了高频地波雷达多普勒信号的ＡＲ预测模型，解决了多普勒信号的恢复问题，从而使高频地波雷达具备了抗瞬时突发干扰的能力。计算机仿真和现场实验数据的处理结果表明本文方法是有效的。     

MIMO雷达中的谱修正旁瓣抑制技术研究

谱修正是一种简单有效的抑制脉压旁瓣的方法,通过对信号的频谱整形,抑制信号带内起伏,并采用频域加窗达到控制脉压信号距离旁瓣的目的。MIMO雷达常用的正交信号经脉冲压缩后存在不希望的距离旁瓣,若直接将谱修正技术用于MIMO雷达各个子带信号脉压处理,由于子带间信号互相关的影响,将不能获得较好的距离旁瓣抑制效果。本文针对该问题,提出了一种对MIMO雷达综合信号进行谱修正和频域加窗的方法,可以更有效地抑制脉压距离旁瓣。仿真结果显示,该方法能取得40dB以上的主副比,且能有效降低系统的复杂度和运算量,在多普勒和角度偏差不大的情况下,其峰值旁瓣电平明显低于传统的匹配滤波。      

一种双基高频地波雷达加权融合选频方法

T／R-R双基高频地波雷达相距较远及波束指向不同使得工作环境有较大差异,传统的选频方法很难使双基地雷达同时处在最佳工作状态,这严重影响雷达探测性能及目标检测。基于上述问题,采用基于卡尔曼滤波的加权融合算法将T／R-R双基高频地波雷达的电磁环境频谱信息进行融合,通过平均功率和方差联合最小的选频准则选出工作频段,并根据目标最大信噪比准则进行评估,从而寻找效果最好的工作频率;此外利用频谱预测方法来保证雷达能实时适应外部电磁环境变化,以此来提高雷达适应恶劣电磁环境的能力。     

舰载高频地波雷达(OTHR)平台运动对回波信号调制机理的研究

 本文基于高频地波舰载OTH(Over-The-Horizon)雷达后向散射回波信号的物理模型,在理论上分析并导出了揭示雷达平台运动、雷达系统参数、目标物理属性以及目标运动特性之间内在联系的舰载高频地波OTH雷达回波信号在Doppler域里的频谱展宽方程;深入分析了高频地波舰载OTH雷达平台运动对雷达回波信号高频相位的调制机理及平台运动对回波信号Doppler频谱结构的影响;推导了雷达平台运动与不同物理尺寸目标及不同运动状态目标相互作用的动态几何关系;给出了在雷达平台运动条件下静止面目标、静止点目标及运动面目标和运动点目标的回波信号频谱展宽表达式.这些基本关系式构成了在高频地波舰载OTH雷达系统中对海浪杂波特性和目标特性进行分析和研究及在展宽的一阶Bragg海浪谱中实现舰船目标分辨与检测的重要理论基础.文章最后通过对实测数据的分析与测量,证明了所得出的数学关系式的正确性.     

脉间二相编码雷达信号的二维处理

超视距雷达系统广泛应用于高频返回散射探测领域,而雷达波形设计则是高频超视距雷达的重点研究课题之一.研究了一种高重复频率脉间二相编码脉冲雷达波形,并提出了针对这种雷达波形的二维信号处理方案.仿真结果表明,新方案能有效地抑制距离旁瓣,提高回波信号检测目标的动态范围.     

FMCW毫米波雷达多人呼吸检测方法

基于雷达的人体生命体征信号(如呼吸、心跳等)探测在诸多领域具有重要意义。当多个人体目标处于同一平面内,且雷达与多个目标共线时,会导致雷达无法检测较远距离的目标。为此,本文提出一种新的雷达空间布置方案,即将雷达布置在高处,并利用毫米波雷达高分辨率特性从距离维区分多目标,同时结合多种手段辨别人体目标和静止杂波。本文对FMCW毫米波雷达呼吸检测的信号处理流程进行了详细推导,并进行了实验验证。实验结果表明,本文所提方案可以有效地区分人体目标和静止杂波,并准确提取多目标呼吸信号和呼吸频率。此外,针对单部雷达存在空间检测盲区的问题,本文详细讨论了不同雷达数量和空间布置方案下的雷达空间检测盲区,并论证了三部不共线雷达可完全消除雷达空间检测盲区。      

Radar signal design for target resolution

Target resolution involves the recognition of a particular target in an arbitrary target environment. While pulse compression methods have solved the problem of separating two closely spaced targets of about the same cross section, this separation is usually accomplished at the expense of introducing "sidelobes" in the matched filter response, which may mask weak targets and prevent their detection altogether. The paper investigates the nature of the constraints on combined range and range rate resolution in a matched filter radar and establishes a clear tie between the uncertainty relation and the practical limitations on the resolution performance of radar. It is found that, in general, an optimum radar waveform for target resolution cannot exist. Radar signal design for target resolution consists of matching the waveform to the characteristics of the target environment, and a signal can be optimum only in that it achieves the best match. These findings are illustrated by examples of matching the radar waveform to a given target environment.     

MIMO Radar Ambiguity Properties and Optimization Using Frequency-Hopping Waveforms

The concept of multiple-input multiple-output (MIMO) radars has drawn considerable attention recently. Unlike the traditional single-input multiple-output (SIMO) radar which emits coherent waveforms to form a focused beam, the MIMO radar can transmit orthogonal (or incoherent) waveforms. These waveforms can be used to increase the system spatial resolution. The waveforms also affect the range and Doppler resolution. In traditional (SIMO) radars, the ambiguity function of the transmitted pulse characterizes the compromise between range and Doppler resolutions. It is a major tool for studying and analyzing radar signals. Recently, the idea of ambiguity function has been extended to the case of MIMO radar. In this paper, some mathematical properties of the MIMO radar ambiguity function are first derived. These properties provide some insights into the MIMO radar waveform design. Then a new algorithm for designing the orthogonal frequency-hopping waveforms is proposed. This algorithm reduces the sidelobes in the corresponding MIMO radar ambiguity function and makes the energy of the ambiguity function spread evenly in the range and angular dimensions.      

一种基于RSPWVD-Hough 变换的无源雷达多普勒展宽补偿方法

无源雷达信号处理中常通过长时间相干积累获取增益以检测微弱目标。但目标高速运动会引起距离徙动及多普勒展宽。现有研究方法可通过keystone 变换校正径向速度引起的距离徙动,然而目标的切向运动引起的多普勒展宽现象仍会引起能量损失,需对其进行补偿。该文通过推导回波信号模型,分析了目标切向运动引起多普勒展宽的原理,并提出一种基于RSPWVD-Hough 变换的多普勒展宽补偿方法,针对多目标场景下的处理性能进行了分析。仿真实验及结果分析表明该方法能够针对多目标场景进行多普勒展宽补偿,并得到较好的效果,且适用于微弱目标,因而能够提高系统对微弱目标的探测能力。      

基于FastICA的雷达信号分选研究

现代战争中新体制雷达的大量涌现,电磁环境变得越来越复杂,对雷达信号分选提出了新的挑战。目前的雷达信号分选领域,多采用基于参数容差的传统分选方法,这些方法受参数误差的影响大,对PDW参数相似的雷达无法分选,已经无法适应复杂电磁环境。在对FastICA算法原理分析的基础上,重点研究了将它应用于PDW参数相近的雷达信号和参差脉冲列的分选,并进行了仿真。仿真结果表明,FastICA是建立在源信号统计独立基础上的处理,对信号相关性敏感,受参数误差的影响小,可以有效解决上述问题,为雷达信号分选提供了一种新的思路。     

Demonstration of a Network of Simultaneously Operating Digital Noise Radars [Measurements Corner]

Search and rescue following a natural disaster is a difficult problem, exacerbated by the cluttered environment obscuring human victims. It is well known that UHF radar-frequency radiation can penetrate the types of materials typically found in these situations with relatively little loss. This paper discusses the development of a network of digital noise radars, designed to operate in that frequency range to locate and track human movement through walls and rubble. Each individual noise radar works by cross correlating the received signal with a replica of the transmit signal. A high correlation indicates the range to the target. This noise radar design makes use of the software radar concept by converting the analog transmitted and received signals to digital signals. With the signals in digital form, the cross-correlation process can be accomplished in software. A network of three digital noise radars was developed. The three radars operated simultaneously in the same frequency range, without interference, to triangulate the (x, y) position of a target within a room. The results showed that the network of radars was capable of locating and tracking a human through an obscuring wall.