一种新的互补信号在高频地波雷达中的应用

高频地波雷达要求占空比很高,因此对近距离目标产生严重的回波遮挡。双脉冲互补信号虽然具有零旁瓣,但在回波遮挡的情况下,信号的互补性被破坏,旁瓣很高。针对这一问题,该文提出子互补的信号设计方法,利用改进的Golay码算法,得到一种新信号,此信号具有非常好的不完全码脉冲压缩特性。计算机仿真与测试结果表明,使用该方法得到的信号在回波遮挡区域仍具有非常低的旁瓣,分辨率要高于互补码等其他编码。     

单脉冲脉内互补低距离旁瓣雷达波形设计

雷达脉冲压缩的距离旁瓣较高将会导致遮蔽效应的产生,已有的低旁瓣波形设计都是基于全脉冲相关进行处理。本文利用波形组合的方法进行波形设计,基于单脉冲脉内分段脉压信号处理方式和互补码自相关求和零旁瓣特征相结合,利用频域正交设计,将两个或多个互补序列调制至不同频点以子脉冲的形式分段合并为恒模单脉冲雷达波形。仿真试验表明,本文设计的单脉冲脉内互补低旁瓣波形脉压后的峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平较低,分段脉压结合互补码零旁瓣特征的信号处理方式虽然会导致0.89 dB左右的信号处理增益损失和主瓣展宽,但却能够突破部分相位编码信号的峰值旁瓣电平下限。强弱目标场景仿真表明,与线性调频信号相比,本文提出的雷达波形不会导致强目标的副瓣对弱目标的遮掩。恒虚警检测仿真表明,在剔除强目标峰值后,本文所提波形对弱目标的检测概率要优于传统的线性调频信号。      

用于步进频连续波雷达旁瓣抑制的自适应CLEAN技术

为了解决步进频连续波雷达中的强目标距离旁瓣掩盖弱小目标问题,对步进频自适应脉压算法( SFCW-RMSMIL)进行修正,并联合修正SFCW-RMSMIL算法和CLEAN技术,提出了一种新的自适应CLEAN算法( A-CLEAN)。该算法解决了弱小目标能量严重压制问题,同时还能精确估计各目标的幅度和位置,提高了雷达对弱小目标的检测能力。最后利用仿真数据、实测数据以及蒙特卡洛实验验证了新提出的A-CLEAN算法的有效性和实用性。     

基于完全互补码的MIMO雷达

多输入输出雷达,利用多个天线发射和接收可分离信号.通过对发射波形的设计,可以明显地改善雷达的性能.Walsh编码与伪随机编码构造方法简单,但具有较高的互相关和自相关旁瓣.完全互补码具有良好的相关特性,其距离旁瓣为零,可用于对静止目标成像.     

组网雷达低自相关旁瓣和互相关干扰的稀疏频谱波形设计方法

组网雷达在提高目标检测、跟踪和抗干扰性能方面表现出巨大潜力,但也存在高自相关距离旁瓣和各节点雷达间波形的互相关干扰问题,同时还面临工作频段拥塞问题,尤其是工作在高频(HF)至超高频(UHF)的宽带组网雷达。针对上述问题,该文在信号恒模约束下,建立联合优化功率谱密度(Power Spectrum Density, PSD),以及自相关和互相关函数积分旁瓣电平(Integrated Sidelobe Level, ISL)的波形设计目标函数。利用离散傅里叶变换性质和特征子空间分解,提出一种低运算复杂度的循环迭代算法求解该目标函数。仿真结果表明,优化后各节点雷达发射波形具有稀疏频谱特性,同时还具有低自相关和互相关干扰旁瓣,所提算法具有较高的运算效率。     

一种频谱随机非连续雷达信号的处理方法

高频地波OTH雷达工作在电磁干扰严重的短波波段 ,采用非连续频谱信号可降低电磁干扰对雷达的影响 ,但频谱的非连续性会引起距离旁瓣的升高 ,回波信号的动态范围变小 ,这种旁瓣无法用传统频域加权方法消除 ,从而导致地波雷达在多目标环境下探测弱小目标的能力降低。文中从消除信号频谱的非连续性的角度 ,介绍了一种基于线性预测方法的频谱非连续高频雷达信号的处理方法 ,较好地实现了频域不连续信号距离速度二维处理。经过预测处理后所得到的输出波形的距离旁瓣电平达到 -2 7dB ,目标的距离旁瓣得到有效抑制 ,使雷达在多目标环境下检测弱小目标的能力大大提高。     

基于正交编码的高频地波雷达信号的设计

为了避免电离层杂波折叠现象,高频地波雷达信号需要具有较大的不模糊距离,若采用简单的增大脉冲周期的方法就会使得占空比下降,而高频雷达恰恰需要高占空比信号以保证探测距离。针对这一问题,利用遗传算法来设计双脉冲正交编码,使得两个脉冲的互相关峰值低于各自的自相关峰值旁瓣,将不模糊距离推远到两个脉冲周期。为了进一步降低自相关函数旁瓣,采用反相滤波算法进行旁瓣抑制,仿真实验证明:该算法优于窗函数加权法、最小二乘法和递归最小二乘算法等失配滤波算法,且多普勒容限性高。     

基于方位向互相干因子的建筑物布局成像

针对超宽带MIMO穿墙雷达建筑物布局成像中墙体位置偏移以及稀疏阵列引起的旁瓣和栅瓣问题,利用方位向上距离向轮廓在主瓣周围相似而在旁瓣/栅瓣周围不同的特性,提出一种基于方位向互相干因子加权的建筑物布局成像方法。首先计算方位向互相干因子,加权消除图像的旁瓣/栅瓣;然后结合Hough变换检测墙体位置并计算未知墙体的厚度,分别按墙体位置和墙体厚度划分子图像和补偿时延,获得墙体位置校正后的子图像;最后融合子图像得到最终的建筑物布局成像。仿真实验和实测数据处理结果表明,该方法在抑制旁瓣/栅瓣的同时也校正了墙体位置并实现聚焦成像。     

高频地波雷达协同检测新方法

电离层杂波、海杂波以及射频干扰的存在造成高频地波雷达目标检测上的困难。针对高频地波雷达的极化特性和目标在距离-多普勒谱中的扩张特性,先设计一种改进的二维恒虚警检测算法,后将该方法与极化处理方法融合设计一种新的协同检测算法,该检测算法实现了能量域和极化域的协同检测,突破传统极化检测方法计算复杂等问题。高频地波雷达实测数据中的仿真和检测结果表明:在电离层杂波背景中,协同检测算法性能优于恒虚警方法。     

高频地波雷达的脉冲压缩和波形参数设计

高频地波雷达发射线性调频中断连续波信号,采用去斜方式的脉冲压缩.该脉压实际上是根据目标距离平移门控脉冲的梳状谱,所以雷达的距离分辨率等于梳齿宽度,文中给出了仿真实例;对于避免距离和速度模糊的波形参数设计进行了原理性的讨论,给出了避免距离和速度模糊的波形设计原则.对文献中的子脉宽限制条件进行了深入分析,指出该条件是不必要的.文中的研究对于设计高频地波雷达波形参数具有参考意义.     

Effective CLEAN algorithms for performance-enhanced detection of binary coding radar signals

With binary coding waveform as radar pulse compression signal, the sidelobe of the matched processing result of the received signals is a serious interference to the effective detection of multiple targets. In this paper, the CLEAN algorithms are introduced to eliminate such sidelobes and significantly improve the target detection performance of binary coding radar signals. A novel modified CLEAN algorithm is proposed to remove the sidelobe interferences in formulating target range profile when wideband binary coding signals are used. The effectiveness of the CLEAN algorithms is demonstrated through the processing results.     

Complementary sequences with high sidelobe suppression factors forST/MST radar applications

Under ideal conditions, complementary code pairs produce no sidelobes. In practice, sidelobes are produced, among other things, when the period of the Doppler frequency shift as well as the time of coherence of clear air turbulence are comparable (or smaller) than the interpulse period. The intensity of sidelobes increases with the radar operating frequency and becomes a real problem in the upper VHF and UHF bands. In this paper, a new technique for reducing sidelobes originating from atmospheric characteristics for clear air radar systems using pulse coding is presented. For this, a generalized analytic expression for a sidelobe suppression factor applicable to any number of binary code sequences is first derived. This is then used to develop the technique, which in the case of complementary codes consists of manipulating the order of transmission of the code sequences. For such codes, improvements in sidelobe suppression of the order of 80 dB on the VHF frequency band are obtained. The modifications required to implement the technique into existing systems are very few and simple     

高频雷达去斜脉压加权处理分析

在高频雷达回波的去斜脉压中，去斜后各个单频脉冲在时间上不对齐，当用权函数压低旁瓣时，对各个单频脉冲有效的只是权函数的不同分段，且这些函数段通常是不对称的，导致了旁瓣电平抬高。该文在给定工作条件下，对加海明权函数时去斜脉压的最大旁瓣电平、以及加权引起的信噪比损失和主瓣展宽系数进行了定量计算和分析。     

相控阵天气雷达脉压距离旁瓣抑制研究

针对所采用的脉冲压缩技术带来的距离旁瓣影响大气测量的问题,文中首先描述了脉冲压缩技术的特点和脉冲压缩技术的原理,使用MATLAB语言工具,仿真计算了线性调频、非线性调频和相位编码等波形脉冲压缩以后距离旁瓣的水平,并分析了这几种脉冲压缩波形对距离旁瓣抑制的效果,给出了适合相控阵天气雷达大气探测使用的波形.     

互补码设计稀疏频率雷达波形

在频谱拥挤环境下,同频窄带干扰对雷达系统目标探测性能有较大的影响。针对此问题,稀疏频率波形是一个好的解决方案。波形在频谱上稀疏分布的特性可以有效地抑制同频干扰,自相关函数的低旁瓣特性保证了雷达的探测性能。本文提出了一种应用互补码设计稀疏频率波形的方法。首先,考虑两个序列的自相关函数,利用互补码良好的自相关特性,建立目标函数;其次,采用功率与旁瓣两种约束分别设计稀疏频率波形,适应不同的场景需求;最后,通过数值仿真比较,分析旁瓣抑制性能,验证优化设计方法的有效性。      

频域脉压对相位编码信号特殊旁瓣的抑制

相位编码信号是在雷达中广泛使用的一种脉冲压缩波形。对于二相编码及泰勒四相码信号，当采用传统频域的方法来处理时，不同时刻回波信号脉压主副比不一致，在某些特定的时刻，压缩输出会有一个较大的特殊旁瓣，以13位泰勒四相码为例，主副比少于25dB。从循环卷积的原理出发，分析了产生这种特殊旁瓣的原因，并提出了相应的抑制方法。经处理后，任何时刻回波信号脉压主副比均相同，且大于40dB。     

基于Golay互补序列空时编码的MIMO雷达波形设计

针对多输入多输出(MIMO)雷达正交波形设计中数值优化方法所得波形脉冲压缩旁瓣较高的问题,该文提出一种基于Golay互补序列空时编码的设计方法。该方法利用Golay互补序列的互补性,并通过对序列构成的脉冲串进行扩展的空时编码,减小了波形的自相关旁瓣和互相关,从而降低了脉冲压缩波形的旁瓣;然后,为解决多普勒频移导致波形检测性能下降的问题,利用零空间向量加权法对脉冲压缩后波形进行多普勒补偿,显著提高了其目标检测能力。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

Subcomplementary code pairs: new codes for ST/MST radar observations

A new type of codes, named subcomplementary codes, are introduced. These codes are close to, but not strictly, complementary. Each of the two sequences of the pair has an equal number of opposite elements, which enables the codes to have very high interference-suppression-factor (ISF) performances in and around the radar center frequency. The disadvantage of these codes is the presence of sidelobes of amplitude of -N in their autocorrelation functions for lag 1 (N being the code length). Some properties of these codes are presented along with a technique for generating the code pairs. Subcomplementary code pairs have been found for values of N equal to 4, 8, 16, 20, and 32. A simulation study confirms a major improvement in ISF over complementary code pairs around the zero Doppler frequency. Experimental observations were performed with the middle and upper atmosphere radar in Japan using complementary and subcomplementary code pairs of length 16 and an uncoded pulse for range resolution performance comparisons. The results obtained so far indicate that the effects of the sidelobes in the subcomplementary code pair are minimal for wind observations, although significant for shear velocity observations. The degradation in performance in signal-to-noise ratio observations is found to be noticeable but not severe. The subcomplementary code pairs may, therefore, be used in situations where their advantages for interference suppression are exploited and where the effects of their weaknesses are not so important as in the case of observations for applications in meteorology.