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。      

WiFi外辐射源雷达参考信号重构及其对探测性能影响研究

利用WiFi (Wireless Fidelity)信号作为外辐射源进行探测可获得较好的性能,然而WiFi信号本身及其应用环境的复杂性又决定了其参考信号获取的难度。该文分析了利用WiFi信号进行探测的特点,探讨了参考信号获取的不同方式,针对典型WiFi信号结构,提出了与WiFi无源探测相适应的参考信号重构方法,并结合接收信号的信噪比分析了参考信号重构质量对探测性能的影响。研究表明,参考信道所接收信号的信噪比越高,其解调误比特率越低,重构后的参考信号对于杂波抑制性能越好,其模糊函数噪声基底也越低,越有利于目标探测。同时,针对接收信号中的非监测信号成分所产生的虚假目标重影,提出了基于重构的参考信号修正方法进行消除。仿真分析表明了以上处理方法对参考信号获取的有效性。      

穿墙生命探测雷达接收技术研究

详细介绍了一种穿墙生命探测雷达接收机所涉及的关键技术,阐述了调频连续波体制雷达发射波形与接收波形的关系以及差拍混频的原理,提出了采用灵敏度频率控制(SFC)技术来抑制主波泄漏信号和近距离墙杂波的解决途径,并对这一关键技术着重进行展开分析,给出了设计思路和实现方式,为此类调频连续波体制雷达提供了一种接收机设计框图和实现方法;最后给出了该雷达接收机实现的一些技术指标。     

低截获概率雷达

本文叙述了低截获概率(LPI)雷达的研究目的,研究了它的性能特点。把LPI雷达能发现目标的距离同装在目标上的截获接收机能发现LPI雷达的距离间建立起关系式,规定了此关系的性能标准。研究了各种可供使用的和先进的截获接收机对宽带LPI雷达波形的响应。用计算方法来评定性能标准,性能标准是作为LPI雷达时间—带宽积及对许多可供使用的和先进的截获接收机的旁瓣响应(普通的和超低旁瓣两种)的函数。描述了模糊图,它提供了截获接收机对LPI波形在时间频率响应上失配时的响应。评价了各种失配接收机的模糊图。讨论了一种处理器,它改善了截获接收机对脉冲压缩波形的响应。     

一种基于无人机平台的双频段小型化接收机设计

针对应用于无人机平台的多频段多模式小型化接收机需求,给出了一种X/L双频段多带宽小型化接收机设计方案,采用多芯片微组装工艺实现。该设计解决了接收机在不同频段下窄带信号和宽带信号的波形激励和接收通道硬件共用问题,重点突破了宽带波形产生和宽带直接解调接收等关键技术,相比较传统的无人机载雷达接收机来说,具有多模式工作、大信号带宽处理能力和高集成度的特点,能够满足宽带成像和窄带探测的需求。     

GPS在双（多）基地高频地波雷达中的应用

针对双(多)基地高频地波雷达高精度同步问题，给出了一种利用GPS模块进行校频的时间同步方法。该方法采用FPGA器件，外同步源来自GPS接收信号，通过对FPGA内部设计的数字鉴相器输出的相差进行处理，并通过时间步长由小增大的方式调整恒温晶振的调谐电压，结果获得很高的频率同步精度。输出各信号的时间关系由软件设定，以计数方式产生，不但电路简单，调试修改方便，更重要的是使各信号问的时序关系准确、稳定、可靠，减少了雷达的相位误差。考虑到GPS接收机不能正常接收到信号的情况，FPGA内部的波形产生逻辑模块还进行了冗余设计，在GPS接收机不能正确接收到信号时，产生精度由时钟保证的同步信号，确保时间同步信号的连续性。文中还给出了利用ModelSim进行仿真的结果。理论分析和仿真结果说明了该文设计方案的可行性。     

新书介绍《低截获概率雷达的探测和分类》

低概率截获（LPI）雷达系统的目的很简单,就是“发现目标但不暴露自己”。它在探测到目标和威胁的同时,自身信号却能不被其他探测系统发现。尽管现在对LPI雷达有好几种定义,但是大多数人都认为LPI雷达采用一种特殊形式的辐射波形,使雷达能够探测目标,但是这种波形本身却很难被探测到,即使被探测到,也很难识别。菲利普E·佩斯所著的《低截获概率雷达的探测和分类》第二版囊括了与LPI雷达系统和技术相关的大量信息,由Artech House出版。     

一种雷达通信一体化系统信号的设计与处理方法

介绍了一种基于线性调频技术(Linear Frequency Modulation,LFM)的雷达-通信一体化信号设计与处理方法,在信号设计中,信息序列编码调制线性调频载波形成一体化信号。针对此信号,推导合适的滤波器系数,设计一种滑动滤波器,实现能量叠加,获得雷达探测目标的位置信息,利用Matlab对提出的一体化信号的通信BER性能和雷达探测性能进行了仿真分析。仿真结果表明,提出的一体化信号在实现雷达通信一体化上具有理论可行性。     

基于OFDM 波形的短波通信与超视距雷达集成实验研究

该文利用武汉大学新近研制的全数字主被动一体化高频地波雷达硬件平台,开展了短波通信与雷达探测的一体化实验研究。结合高频电波特定传播环境,首先从通信角度介绍了正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)在短波通信中的关键技术,然后从雷达探测角度分析了OFDM 参数设计准则及其对超视距雷达探测性能的影响,最后说明了通信信号解调与探测信息获取的处理流程及部分关键技术,并介绍了硬件平台、参数配置及实验结果。结果表明OFDM 波形是一种良好的雷达通信一体化信号,该技术对超视距雷达(Over-The-Horizon Radar, OTHR)组网探测研究具有重要意义。      

天基TDM-MIMO雷达系统抗干扰波形设计方法

针对天基MIMO脉冲雷达探测体制的发射波形设计问题,考虑到天基雷达的发射波形等相关参数极易被敌方侦察设备侦收到,提出了一种新的抗干扰天基TDM-MIMO雷达波形设计方法.结合雷达系统的信号处理流程,建立了基于复合模糊函数的波形设计参数化模型,以表征雷达探测性能的发射信号集复合模糊函数和表征抗欺骗干扰的正交性来优化设计雷...     

基于FRFT的对称三角LFMCW信号检测与参数估计

对称三角线性调频连续波(STLFMCW)信号是一种典型的低截获概率雷达信号。该文通过分析STLFMCW信号在分数阶Fourier变换(FRFT)域的频谱分布特征,发现STLFMCW信号包含的各段LFM信号在其对应的最佳FRFT域内具有很好的能量聚集性;各段LFM信号在频域内会完全重叠,叠加的频谱幅度较高,在低信噪比条件下,严重影响STLFMCW信号的检测与参数估计。因此,利用FRFT检测STLFMCW信号时,必须克服该问题。该文提出一种FRFT与聚类分析相结合的STLFMCW信号检测与参数估计方法。该算法解决了由STLFMCW信号的频谱叠加给信号检测带来的问题,而且,克服了信号尖峰的高度必须高于噪声幅度的限制,在低信噪比条件下具有较好的检测效果。最后,仿真验证了该方法的有效性。     

线性调频连续波雷达的一种信号处理方法

线性调频连续波（LFMCw）雷达具有距离和多普勒频率分辨率高,结构简单,体积小,重量轻和良好的低截获概率特性,得到了广泛的应用。对线性调频连续波雷达的目标回波信号进行分析,使用差拍一频谱分析-MTD的方法进行仿真,从回波信号中提取目标的相位信息,从而获取目标的距离和速度信息,该方法可有效地抑制固定杂波,方便动目标检测。     

基于卷积神经网络的低截获概率雷达信号检测算法

为了解决雷达截获接收机对低截获概率(LPI)雷达信号检测效果不理想的问题,针对截获信号中有效信号脉宽长度来定义信号和噪声,该文提出一种基于卷积神经网络(CNN)的LPI雷达信号检测方法,利用卷积核与匹配滤波器结构上的相似性,在低信噪比下能够提高信号的检测准确率.利用大量的基于4种典型LPI雷达信号(线性调频信号(LFM...     

低截获概率雷达浅说

介绍低截获率雷达的基本原理，通过低截获概率雷达的数学模型进一步分析低截概率雷达的关键技术，最后介绍低截获概率雷达的发展状况。     

杂波背景下基于交替方向乘子法的低截获频控阵MIMO雷达收发联合优化方法

针对相控阵雷达无法有效实现特定区域能量控制的问题,该文提出一种杂波环境下基于交替方向乘子法(ADMM)的频控阵MIMO(FDA-MIMO)雷达低截获(LPI)优化设计方法.该方法的优化准则是在保证目标参数估计性能的条件下,通过联合设计发射波束和接收滤波器使FDA-MIMO雷达在目标2维(距离-方位)区域上辐射的能量尽量小,即尽可能地降低雷达被截获的概率;接着利用加权求和的方法将优化准则构造成多比例分式规划(FP)和的问题;然后利用循环迭代的方法,将优化问题转化成两个子优化问题;最后基于ADMM方法消除等式约束,并通过最小化2阶2次近似优化问题获得发射波束的闭合解.此外,也分析了该方法的计算复杂度.仿真部分通过输出信干燥比(SINR)、发射和接收方向图验证了该方法的有效性.     

隐蔽通信性能及措施分析

通过对影响隐蔽通信性能的因素的分析,提出了截获距离、LPI品质因数、截获概率的度量方法。并在此基础上,从波形设计、功率控制、天线设计、辐射方向控制等方面,提出了实现隐蔽通信的可选措施,为工程应用提供了一定参考价值。     

杂波背景下基于交替方向乘子法的低截获频控阵MIMO雷达收发联合优化方法

针对相控阵雷达无法有效实现特定区域能量控制的问题,该文提出一种杂波环境下基于交替方向乘子法(ADMM)的频控阵MIMO(FDA-MIMO)雷达低截获(LPI)优化设计方法。该方法的优化准则是在保证目标参数估计性能的条件下,通过联合设计发射波束和接收滤波器使FDA-MIMO雷达在目标2维(距离-方位)区域上辐射的能量尽量小,即尽可能地降低雷达被截获的概率;接着利用加权求和的方法将优化准则构造成多比例分式规划(FP)和的问题;然后利用循环迭代的方法,将优化问题转化成两个子优化问题;最后基于ADMM方法消除等式约束,并通过最小化2阶2次近似优化问题获得发射波束的闭合解。此外,也分析了该方法的计算复杂度。仿真部分通过输出信干燥比(SINR)、发射和接收方向图验证了该方法的有效性。     

基于去噪卷积神经网络的雷达信号调制类型识别

针对低截获概率雷达(LPI)信号处理复杂,低信噪比条件下识别率低的问题,该文提出一种基于去噪卷积神经网络和Inception网络的信号分类识别系统。首先对8种LPI雷达信号进行Choi-Williams分布(CWD)时频变换,得到2维时频图像,然后使用去噪卷积神经网络进行时频图像去噪处理,最后将图像发送到Inception-V4网络进行特征提取,并使用softmax分类器进行分类,实现LPI雷达信号的有效分类识别。仿真结果表明,该方法在–10 dB信噪比(SNR)下,识别率仍然可以达到90%以上。     

基于深度置信网络和双谱对角切片的低截获概率雷达信号识别

基于深度置信网络(DBN)对信号双谱对角切片(BDS)结构特征进行学习,实现低截获概率(LPI)雷达信号识别。该方法首先建立基于受限玻尔兹曼机(RBM)的DBN模型,对LPI雷达信号的BDS数据进行逐层无监督贪心学习,然后运用后向传播(BP)机制在有监督学习方式下根据学习误差对DBN模型参数进行微调,最后基于该BDS-DBN模型实现未知信号的分类和识别。理论分析和仿真结果表明,信噪比高于8 dB时,基于BDS和DBN的识别方法对调频连续波(FMCW), Frank, Costas, FSK/PSK 4类LPI信号的综合识别率保持在93.4%以上,高于传统的主成分分析加支持向量机法(PCA-SVM)和主成分分析加线性判别分析法(PCA-LDA)。     

基于栈式稀疏自编码器的低信噪比下低截获概率雷达信号调制类型识别

针对低截获概率(LPI)雷达信号识别率低且特征提取困难的问题,该文提出一种基于Choi-Williams分布(CWD)和栈式稀疏自编码器(sSAE)的自动分类识别系统。该系统从反映信号本质特征的时频图像入手,首先对LPI雷达信号进行CWD时频分析,获取2维时频图像;然后对得到的时频原始图像进行预处理,并把预处理后的图像送入多层稀疏自编码器(SAE)进行离线训练;最后把SAE自动提取的特征输入softmax分类器,实现雷达信号的在线分类识别。仿真结果表明,信噪比为时,该系统对8种LPI雷达信号(LFM, BPSK, Costas, Frank和T1~T4)的整体平均识别率达到96.4%,在低信噪比条件下明显优于人工设计提取信号特征的识别方法。