基于频率分集阵列的多功能一体化波形设计与信号处理方法

频率分集阵(FDA)是在相控阵基础上的一次体制革新,其通过在发射天线阵元间进行频率步进,得到的发射方向图是角度、距离、时间的多维函数,显著提升了波束控制能力与信号处理维度,经过收发联合处理后,可应用于多维参数联合估计、主瓣欺骗式干扰抑制、模糊杂波抑制、高分宽幅成像等方面。该文从系统层面出发,研究基于FDA的多功能一体化波形设计与信号处理方法,重点对其在检测与估计一体化、解模糊与抗干扰一体化、合成孔径雷达(SAR)成像与动目标检测一体化的信号处理新方法进行综述、评述及研究,并对FDA多功能一体化系统的应用前景进行展望。      

波形分集阵列新体制雷达研究进展与展望

传统雷达存在主瓣欺骗式干扰难抑制、距离模糊杂波难分离等问题。一方面,由于增加了发射维自由度,波形分集阵列新体制的提出改变了雷达获取信息的方式。另一方面,通过灵活的系统设计和信号处理方法,增强了信息提取能力,在抗干扰、检测等方面比传统相控阵、MIMO雷达有明显的性能提升。该文总结了波形分集阵列雷达的国内外最新研究进展,分别从频率、时间和相位调制方式给出阵列分集体制的基本概念,并对波形分集阵列雷达的研究趋势进行了梳理。在现有基础理论和关键技术研究的基础上,验证波形分集阵列在提供目标新信息、增加系统额外可控自由度方面的优势,提升了新体制雷达的多维探测能力。      

基于响应矢量优化的共形阵列稳健波束形成方法

针对共形阵列天线自适应波束形成中存在的主瓣保形困难、旁瓣电平高等问题,该文提出基于波束响应矢量优化的自适应波束形成方法。在主瓣波束保形约束条件下,通过自适应地调整波束响应矢量,求得最优的响应矢量,进而求得准最优自适应权。该方法将非凸的二次约束二阶优化问题转化到高维空间进行求解,并通过半正定松弛(SDR)转化为凸优化问题,高效求得准最优解。该方法不仅保持了期望的主瓣响应,同时克服了传统线性约束最小方差(LCMV)自适应波束形成方法旁瓣高的缺点,并且对阵列构型具有稳健性。仿真实验验证了该方法的有效性。     

一种基于压缩感知的地面运动目标检测方法

针对实际非均匀环境空时自适应处理(STAP)难以获取足够独立同分布样本的问题,该文提出一种基于压缩感知的运动目标检测方法。该方法首先将待检测距离门的回波数据变换至2维频率域进行能量积累,并构造相应2维频率域的冗余字典,然后利用贝叶斯压缩感知技术提取若干强静止散射点谱峰,估计杂波谱能量支撑区,最后通过基于加权的最小l1范数优化模型实现杂波抑制与运动目标检测。理论分析及仿真实验结果表明该方法具有较高的角度和多普勒分辨率,并且在低信噪比情况下也可以获得良好的检测效果。     

前视阵高速雷达空时处理方法研究

多普勒严重模糊,训练样本有限是高速平台雷达面临的重要问题,协方差矩阵估计误差以及目标约束误差将使处理器性能严重下降。针对上述问题,该文对前视阵杂波自由度进行了研究,分析表明杂波特征谱与孔径带宽积、时宽带宽积以及空时耦合特性有关。该文提出基于主瓣区域空时多波束的鲁棒空时处理方法,首先通过空时多波束降低杂波自由度,然后利用多普勒区间约束的方法,提高了处理器的性能和系统鲁棒性。仿真实验证明了该文方法的有效性,当样本中存在目标信号时,该文方法相比传统固定约束矢量的方法输出信杂噪比性能平均提高5 dB左右。     

悬臂筛网振动筛虚拟样机技术及其筛分机理

基于运动学，动力学分析软件ADAMS，建立了悬臂筛网振动筛的虚拟样机，并对样机进行了运动学和动力学分析，完成了振动筛空间运动轨迹和重要支撑处的受力分析；根据物料颗粒在Adams中的碰撞跳动样机所得的数据对振动筛激振频率进行了优化．从透筛概率和筛面2次振动两个方面，论述了悬臂筛网较常规筛网在筛分机理上的优势，为以后的产品创新设计提供了有力的理论支持．     

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。      

非完备目标先验知识多输入多输出雷达稳健波形设计

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达通常基于目标和环境的先验知识设计波形,而由估计得到的先验知识不可避免存在误差,基于此先验知识得到的优化波形的检测和参数估计等性能下降严重.针对此问题,提出两种稳健波形设计方法,分别提高MIMO雷达的检测性能和参数估计性能.在目标位置误差和信道误差有界的条件下,分别构造以信噪比(Signal Noise Ratio,SNR)和克拉美-罗界(Cramera-Rao Bound,CRB)为代价函数的优化问题.为最大化SNR和最小化CRB,分别给出迭代算法,交替以发射波形相关矩阵和通道矩阵误差为优化变量求解,将迭代的每一步转化为凸优化问题,从而在最差情况下提高MIMO雷达系统的检测性能和参数估计性能.仿真实验结果验证了所提方法能有效改进MIMO雷达的检测和参数估计性能.     

一种超分辨OFDM雷达通信一体化设计方法

传统OFDM雷达通常不考虑传递通信信息,该文设计出一种新的基于OFDM的雷达发射方式以实现雷达和通信的一体化,并提出一种基于通信信息补偿的目标距离速度联合高分辨估计方法。所设计的雷达发射方式,采用脉冲发射,每个脉冲由多个OFDM符号构成,在脉冲内实现通信功能;在雷达相干处理时间内,对回波进行通信信息补偿和解相干处理后,采用子空间投影方法实现对目标距离和速度的联合超分辨估计。理论分析和仿真实验表明,所提方法能够在保证通信功能的条件下,可有效实现雷达目标距离和速度的联合超分辨估计。     

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。