基于Ransac算法的捷变频联合正交频分复用雷达高速多目标参数估计

在现代雷达电子战场中,目标检测与其参数估计有着非常重要的意义。因此,该文提出了一种基于随机抽样一致算法(Ransac)的捷变频联合正交频分复用(FA-OFDM)雷达高速多目标参数估计的方法。首先,在传统捷变频雷达的每个脉冲内同时发射多个频率随机跳变的窄带OFDM子载波。将单个脉冲内所有子载波的回波信号进行脉冲压缩后,采用迭代自适应谱估计(IAA)算法合成目标的高分辨距离。然后,分别对各个脉冲的回波进行脉冲压缩和迭代自适应谱估计,得到不同脉冲时刻的高分辨距离,构成观测数据集。再根据Ransac算法估计信号参数模型的步骤,拟合多条时间-距离直线,进而对高速运动的多个目标同时进行参数估计。最后,分别分析了信噪比(SNR)对检测概率以及目标自身速度对其相对估计误差的影响。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

基于Ransac算法的捷变频联合正交频分复用雷达高速多目标参数估计

在现代雷达电子战场中,目标检测与其参数估计有着非常重要的意义.因此,该文提出了一种基于随机抽样一致算法(Ransac)的捷变频联合正交频分复用(FA-OFDM)雷达高速多目标参数估计的方法.首先,在传统捷变频雷达的每个脉冲内同时发射多个频率随机跳变的窄带OFDM子载波.将单个脉冲内所有子载波的回波信号进行脉冲压缩后,采用迭代自适应谱估计(IAA)算法合成目标的高分辨距离.然后,分别对各个脉冲的回波进行脉冲压缩和迭代自适应谱估计,得到不同脉冲时刻的高分辨距离,构成观测数据集.再根据Ransac算法估计信号参数模型的步骤,拟合多条时间-距离直线,进而对高速运动的多个目标同时进行参数估计.最后,分别分析了信噪比(SNR)对检测概率以及目标自身速度对其相对估计误差的影响.仿真实验验证了所提算法的有效性.     

一种捷变频雷达距离速度超分辨-恒虚警-自适应重构参数估计算法

针对捷变频雷达目标参数估计与强欺骗干扰抑制问题,提出了一种适用于距离-速度维稀疏处理模型的超分辨-恒虚警(CFAR)-自适应重构算法,实现了目标搜索、距离-速度参数估计及欺骗干扰抑制。基于量化格点的距离-速度超分辨谱实现了目标距离-速度参数与字典元素的匹配,并采用CFAR算法对距离速度平面进行二维搜索,以实现目标检测与距离速度参数估计。采用自适应重构对消方法从观测向量矩阵中减去已估计目标分量,迭代过程中更新二维谱噪声子空间维度,循环采用距离-速度谱、CFAR及自适应对消实现剩余目标估计。通过每次迭代过程中的多目标估计与对消,解决了强欺骗干扰情况下的弱目标参数估计问题。该方法为捷变频雷达距离速度维稀疏表示欠定方程数学模型提供了另一种求解途径。     

OFDM雷达多目标运动参数的近似最大似然估计

针对相位编码正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)雷达动目标探测问题,该文提出了一种基于通道分离和最大似然原理相结合的运动参数估计方法。首先,利用OFDM信号的正交性分离出多通道信号,并与相位编码参考信号在快时间域相关后获得各通道的1维距离像。随后,利用Keystone变换校正子载波多普勒偏移与慢时间之间的耦合,并在慢时间域和子载波域进行相参积累得到距离-多普勒2维谱。结合CLEAN技术对距离-多普勒2维谱进行谱峰搜索,获得各个目标的位置和速度参数估计量。以此为初值,利用牛顿迭代算法对似然函数进行优化,最终获得运动参数的近似最大似然估计(Approximate Maximum Likelihood Estimator, AMLE)。仿真实验表明,该文算法在计算复杂性和参数估计精度上都优于传统的Keystone估计算法,在相同均方根误差(Root-Mean-Square Error, RMSE)下其输入信噪比改善了约4 dB,且均方误差接近Cramer-Rao下限。      

基于索引调制OFDM雷达通信共享信号压缩感知方法研究

针对在雷达通信一体化(RadCom)系统中正交频分复用(OFDM)共享信号通信速率不高、可靠性较差的问题,该文提出一种采用子载波索引调制(IM)的OFDM共享信号方案(OFDM-IM)以及对应的基于压缩感知(CS)的雷达信号处理算法。该方案在发射端采用IM调制增强OFDM信号通信质量,在雷达接收端采用CS技术获取目标的距离-速度2维超分辨图像,进一步采用快速分段重构、2次相参积累的方法降低算法的计算复杂度。仿真实验表明,相比于传统算法,该方法能显著提升对OFDM-IM共享信号的处理性能,并实现超低距离副瓣,是一种能够同时增强雷达与通信性能的一体化共享信号方案。     

基于EM的联合信道参数估计和数据检测算法

为提高OFDM系统的传输效率,考虑正交频分复用(OFDM)系统的特殊结构,该文提出一种使用少量导频的EM(Expectation Maximization)迭代信道参数估计算法。在每次迭代中不但更新信道冲激响应而且更新噪声方差的估计值。为进一步提高算法的收敛速度,提出联合信道参数估计和数据检测算法。仿真结果表明,在插入较少导频时,基于EM的信道估计算法仍能收敛到给定参数的信道,联合信道参数估计和数据检测算法迭代次数明显减少,并且保持系统的误码率性能不变。     

面向B5G/6G的GFDM信号高精度测距与定位研究

广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM)技术是在正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术基础上发展而来的一种新的多载波调制技术,其特点是子载波非正交以及具有灵活的时频资源配置...     

无人机互干扰抑制的雷达通信一体化波形设计

无人机雷达通信一体化(RadCom)系统中雷达接收信号是目标回波和通信信号的混合信号,会产生互干扰问题。针对该问题,改进标准正交频分复用信号,设计了一种交织OFDM一体化信号,其中,每种无人机的一体化信号在信号带宽内使用不重叠的子载频集,并利用基于调制符号的处理方法获取目标的高分辨距离-速度像,没有降低可实现的距离分辨率。仿真结果表明,所提方法在目标成像性能和计算复杂度上优于现有算法,低信干比下的距离像峰值旁瓣比改善了约9 dB,而且能够实现每秒兆比特级的高效数据通信。     

OFDM雷达信号合成目标高分辨距离像原理

正交频分复用(OFDM)技术近年来受到雷达界的关注,将其应用于雷达可以获得优异的抗干扰性能、数字化处理方式以及多功能一体化系统的实现.OFDM雷达信号在单脉冲内合成宽带,具有高距离分辨率,文中在介绍OFDM雷达特点的基础上主要研究了合成目标高分辨距离像原理.首先建立了点散射目标的OFDM雷达回波模型,推导了合成目标高分辨距离像的数学原理.然后着重针对OFDM多载频信号自身的特点研究了频偏对高分辨距离像的影响,得出的结论对于OFDM成像雷达的设计具有指导意义.最后,仿真实验证明了结论的合理性.     

基于GFDM的空口波形实现及干扰抑制

广义频分复用(GFDM)具有比正交频分复用(OFDM)更低的峰均功率比(PAPR)和带外频谱泄露。因为本身固有的子载波间干扰(ICI),传统GFDM解调具有较高复杂度。本文基于导频子载波,提出一种适用于卫星通信的数据辅助干扰消除GFDM接收算法,消除了匹配滤波(MF)接收中的子载波干扰,降低了误符号率(SER)。仿真结果与复杂度分析表明,本文所提算法优于传统串行干扰消除匹配滤波算法,有助于促进GFDM在天地一体化通信系统中的应用。     

线性FMCW雷达动目标一维距离像运动补偿

线性FMCW雷达是一种高距离分辨率雷达,运动补偿是其实现距离高分辨率的核心技术.采用多重复频率波形,提出一种多普勒频率串算法,从模糊的速度估计中恢复目标的真实速度,采用运动补偿得到高分辨的距离估计.同时为解决多目标分辨的问题,采用一种基于目标均方误差的配对算法.仿真结果表明多普勒频率串算法较中国余数理论对速度估计的性能有了明显的提高,充分说明了DFC算法的有效性.     

结合SBL的双脉冲频控阵雷达离网目标定位方法

目标定位是雷达信号处理中一个具有重要理论意义与实际意义问题。为解决频控阵雷达传统的目标定位算法存在计算量大、目标真实位置偏离空间离散采样网格等问题。本文将频控阵雷达特性与离网稀疏贝叶斯模型结合提出了基于稀疏贝叶斯学习的双脉冲频控阵雷达离网目标定位算法。频控阵雷达发送两个脉冲,其频率偏移量分别为零和非零,然后基于离网稀疏贝叶斯模型估计目标的方位角与斜距。这种方法可以理解为当频控阵雷达以零频偏发射脉冲时,在角度域中检测目标,然后通过适当选择非零频率偏移量在距离域中对目标定位。仿真结果表明,即使在较粗糙的采样网格下,该算法也能保持较高的估计精度,显示了其优于传统算法的优势,证明了该方法的有效性与可靠性。      

一种新的超声速弱目标长时间相参积累算法

由于超声速弱目标的高速、小雷达散射截面特性,常规雷达难以对其进行有效检测与跟踪。针对该问题,文中提出了一种新的超声速弱目标长时间相参积累检测与估计算法。首先,给出了超声速弱目标回波信号模型,并分析了距离走动特性,同时通过构造线性频率相位因子,补偿了距离走动的影响;然后,进行匹配滤波和相参积累,来提高目标的检测性能,同时完成目标的参数估计;最后,通过仿真实验分析了该算法的检测和参数估计性能。理论推导和仿真结果表明,该算法的信噪比积累增益为脉压比和相参积累脉冲数的乘积。     

LFMCW雷达运动目标距离与速度超分辨估计

超分辨谱估计算法能得到比传统周期图法高得多的分辨率,针对LFMCW雷达动目标检测问题,本文提出一种基于状态矢量空间方法的LFMCW雷达距离与速度超分辨估计方法。文中介绍了状态矢量空间方法的基本原理并分析了三角LFMCW雷达上、下扫频段差频信号的特点,使用基于状态矢量空间方法估计差频信号频谱,同时给出了相应的运动目标距离与速度的估计算法。该算法解决了LFMCW雷达动目标去耦问题,与传统FFT方法相比提高了运动目标距离与速度的分辨率和估计精度。仿真结果证明了该算法的有效性。      

基于OFDM随机步进频的雷达通信一体化信号模型

为了解决雷达通信一体化系统中的雷达信号与通信信号较难分离的问题,在正交频分复用(OFDM)雷达的基础上,提出了一种基于OFDM脉间随机步进频的雷达通信一体化信号模型,通过频率捷变将数据信息加载到雷达信号上,利用随机的步进频率传输数据,从而使一体化信号能同时实现雷达探测和数据通信功能,避免了信号分离。同时设计了雷达通信一体化方案,在雷达接收端,运用相关法实现一维距离成像;在通信接收端,通过带通滤波器组检测频率点解调数据。仿真实验结果表明,一体化信号能实现分米级的距离高分辨和速率为Mbit/s级的数据通信,能够满足大批量数据传输的要求。     

基于无网格压缩感知的雷达通信一体化系统目标参数估计方法研究

本文基于一种基于正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）的雷达通信一体化系统,利用目标时延与多普勒在时频域优良的稀疏性,提供了多种基于无网格的二维时频联合估计方法以解决传统稀疏恢复方法字典失配导致的性能较差的问题,有效提高了动目标参数估计性能,并提供了多测量向量（Multiple measurement vector,MMV）模型,可有效解决低信噪比下目标参数估计性能差的问题。同时,针对基于矢量二维原子范数计算量较大的问题,本文利用半正定规划（SDP）将传统方法的高维Toeplitz矩阵解耦为两个低维Toeplitz矩阵,可将计算复杂度降低几个数量级,同时保留原子范数在超分辨性能的优势,可适应于OFDM多子载波与多符号数波形体制。仿真结果证明该方法保持了原子范数类算法的估计性能优势,并显著减少了计算量。      

针对非合作目标的调频步进编码波形设计方法

雷达对于非合作目标的探测,存在目标微小与速度未知两大困难,而相干积累的方法需要准确探测目标速度,并进行速度补偿,实际应用过程中效果受限。针对此问题提出了一种调频步进编码波形设计方法,可以在速度未知情况下脉间积累,同时在准确测量速度后宽带合成。首先研究线性调频子脉冲的距离速度耦合特性,通过波形设计抵消脉间目标运动成像位置变化;然后研究调频步进编码波形的宽带合成技术,使所得的高分辨一维距离像无距离混叠。最后,数值仿真实验验证了所提出波形的优势与应用价值。     

一种有效的MIMO-OFDM系统MAP信道估计

对于MIMO-OFDM系统,最大后验概率(MAP)信道估计算法可通过期望最大化(EM)算法降低计算复杂度,但将产生误差平底(error floor)现象。并且,系统的数据传输效率受限于发送端天线的数目。针对这些问题,该文提出了一种有效的MAP信道估计算法,并分析了算法的性能。所提算法在利用EM算法减小MAP 算法计算复杂度的基础上,利用角域内信道间的独立性降低估计误差。为改善系统数据传输效率及估计性能,通过多个OFDM符号进行联合的信道估计。仿真实验验证了所提算法拥有更好的估计性能和数据传输效率。