分布式全相参雷达相干参数估计及相参性能分析

针对一般结构的分布式全相参雷达,首先推导了包括时延差及"和相位差"的相干参数估计的克拉美—罗界(CRB)闭式解;然后考虑时延和相位补偿误差同时存在时,分析了全相参模式下的输出信噪比增益(oSNRg),基于相干参数估计的CRB,给出了oSNRg的上界的数值解。结论表明,"和相位差"的CRB与信号载频及有效带宽均无关;oSNRg随着发射天线数的增加而提高;而增加接收天线数,能否提高oSNRg取决于输入信噪比大小,较大时则oSNRg随之提高,较小时反而随之下降。最后仿真实验验证了研究结论的正确性。     

分布式全相参雷达相参性能分析

该文针对多脉冲发射协同结构的分布式全相参雷达,首先建立了全相参模式下的信号模型,然后推导了输出信噪比增益(oSNRg)的解析式,并基于相干参数估计的克拉美-罗界(CRB),利用多项式拟合,获得了oSNRg上界的数值解。结果表明:增加发射天线数或脉冲数能够提高oSNRg;而增加接收天线数能否提高oSNRg取决于输入信噪比大小,输入信噪比较大时则oSNRg随之提高,较小时反而随之下降。最后的仿真实验验证了研究结论的正确性。     

分布式全相参雷达的相位差跟踪技术北大核心CSCD

分布式全相参雷达技术要求各单元雷达同时实现发射相参和接收相参,然而为实现发射相参,需要对目标处各单元雷达的发射信号的相位差进行跟踪估计。结合分布式全相参雷达的工作过程,本文提出了基于接收相参工作模式的相位差跟踪方法和基于发射相参工作模式的相位差跟踪方法,通过理论分析可知,前者能实现相位差的理想跟踪,而后者的相位差跟踪结果会受到系统相位同步误差的影响,因此,通过对系统的相参性能进行监测,提出了分布式全相参雷达的相位差闭环跟踪技术,最后,通过仿真对两种相位差跟踪方法进行了验证。本文对分布式全相参雷达相位差跟踪技术的研究,对这一新体制雷达的实现具有一定的理论指导意义。     

采用线性正则域模糊函数的QFM信号参数估计算法输出信噪比分析

采用线性正则域模糊函数的二次调频 (quadratic frequency modulated,QFM) 信号参数估计算法简单易解,估计精度较高,误差传递小,在实际应用中有较好的前景。本文对该算法的输出信噪比进行了较为深入而详细的分析,推导了输出信噪比与输入信噪比及信号采样点数之间的关系表达式;通过仿真实验比较了在同等条件下本算法和积分广义模糊函数算法(integrated generalized ambiguity function, IGAF))以及多项式相位变换(polynomial-phase transform, PPT)算法的输出信噪比大小,以及达到相同大小输出信噪比所需采样点数。发现本算法的输出信噪比要大于IGAF算法和PPT算法,且达到相同大小的输出信噪比所需采样点数分别是IGAF算法和PPT算法的1/4和1/9,即得到相同大小的输出信噪比时本算法所需的采样点数更少.      

空时编码多载波码分多址MIMO系统下行频率选择性信道盲估计

基于子空间方法的无线信道盲估计由于其算法的固有特性,使得估计结果与实际信道之间存在一个不确定复系数,无法得到无线信道的精确估计。在利用子空间分解方法对空时编码多输入多输出MC-CDMA系统下行频率选择性信道盲估计的基础上,利用发射符号的有限码集特性,将单载波系统下的模糊复系数盲辨识方法推广到多载波多输入多输出系统,从而得到信道的精确估计。Monte-Carlo仿真表明,在信噪比较低的情况下,本方法的信道估计误差仍然较小。     

基于Quinn算法和相位差法的正弦波频率估计综合算法

Quinn算法是正弦波频率估计中应用广泛、计算量小且稳定性较好的算法,但是在低信噪比时当信号频率靠近离散傅立叶变换(DFT)的量化频率时,Quinn算法估计误差较大;而改变窗长相位差法在这种情况下具有较高的估计精度,但当信号频率位于两相邻离散傅立叶变换(DFT)的量化频率中心区域时,其估计误差很大.根据这两者特点,本文提出了一种基于Quinn算法和改进的改变窗长相位差法的正弦波频率估计综合算法,给出理论计算过程及相关误差公式.计算机蒙特卡罗模拟仿真实验和性能分析表明了本文算法在计算量增加不大的情况下,在设定频率范围内能够提高频率估计的精确度和稳定性,其均方误差接近克拉美罗限且具有较低信噪比门限,整体估计性能优于Quinn算法和改变窗长相位差法,具有工程实用价值.     

LFMCW雷达高精度测距相位差改进算法

介绍了基于相位差法的线性调频连续波(LFMCW)雷达测距算法的原理,针对其计算量大和信噪比门限高的问题,提出一种改进相位差测距算法.该算法在快速傅里叶变换(FFT)的基础上先使用线性调频Z变换(CZT)对峰值附近的窄带进行细化,避免误差可能导致的谱线之间的相位差模糊,提高抗噪声性能,再应用相位差算法作距离估计.与经典算...     

雷达脉冲信号相位差变化率测量精度的改进算法

对于单站无源定位而言,增加相位差变化率这一观测量,可以有效地提高定位速度和精度。给出了一种雷达脉冲信号相位差变化率估计的改进算法,选择准最佳频率估计算法,减小频率估计误差,使脉内积累后信号的信噪比提高N(脉内采样点数)倍;采用解相对无模糊相位差算法,避免了由于差分运算造成的信噪比下降问题。仿真结果表明,在相同信噪比下该算法比现有算法估计精度提高了将近一倍,逼近Cramer-Rao下限,且在较低的信噪比下仍然有很高的估计精度。     

LFM信号瞬时频率估计的改进N阶相位差分法

针对现有相位差分法在低信噪比条件下估计线性调频(LFM)信号瞬时频率性能明显下降的问题,提出了一种改进的基于N阶相位差分法的瞬时频率估计算法。首先,在相位重构的基础上,针对信噪比阈值引起的频率突变问题,设置自适应的累积增量门限来确定频率突变位置,并利用循环迭代进行插值修正;然后,通过高阶的相位差分估计瞬时频率,以充分利用重构相位包含的跳变信息,并采用迭代变权最小二乘的方法进行线性拟合;最后,引入自适应的思想来处理不同频率的输入信号,增强处理低频输入信号的能力。仿真结果表明,相对于现有相位差分法,改进N阶相位差分法在保持低运算量的同时提升了抗噪性能,对输入信噪比的下限要求降低了约4 d B。     

雷达高精度测距相位差改进算法

介绍了基于相位差法的线性调频连续波(LFMCW)雷达测距算法的原理,针对其计算量大和信噪比门限高的问题,提出一种改进相位差测距算法。该算法在快速傅里叶变换(FFT)的基础上先使用线性调频Z变换（CZT）对峰值附近的窄带进行细化,避免误差可能导致的谱线之间的相位差模糊,提高抗噪声性能,再应用相位差算法作距离估计。与经典算法进行仿真对比,结果表明,该方法的测距精度比改进Fitz算法高一个数量级,信噪比门限比补零相位差算法低7dB,且运算量有一倍以上的减少,适用于低信噪比环境下对检测精度要求较高的实时场景,有利于现阶段工程实现和推广。     

基于波束优化赋形方法的斜视星载SAR模糊抑制研究

距离模糊和方位模糊会严重影响星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）的成像质量。现有的利用天线波束赋形来抑制模糊的方法在雷达正侧视成像时取得了优异的效果,但并不适用于雷达斜视的情况。针对这一问题,提出了一种基于平面阵列天线波束赋形的星载SAR二维模糊（距离和方位模糊）抑制方法。使用距离-方位模糊综合的模糊比（Ambiguity to Signal Ratio,ASR）指标来替代距离模糊比及方位模糊比,结合对不同斜视情形下天线波束变化的分析,充分考虑包含镜像模糊区在内的所有模糊区,建立了模糊比-天线权重优化模型。以模糊能量为目标函数、天线方向图掩模作为约束确立二次锥（Quadratic Cone Programming,QCP）优化问题,求解得到阵元幅度相位分布。仿真结果表明,所提方法可以通过调节模糊区对应的旁瓣幅值,灵活地抑制SAR斜视成像的距离和方位模糊,进而提高星载SAR的成像质量。     

集中式MIMO雷达阵列信号处理技术研究

根据集中式多输入多输出雷达信号模型,给出了其阵列信号处理的处理流程。该文对频率编码正交信号的阵列信号处理方法进行了研究。基于该正交信号的信号模型,针对其互相关及自相关性能讨论了信号参数关系。进而研究了在处理中需关注的运动补偿、接收波束展宽、发射波束合成宽带等问题。文中分析了该正交信号阵列通道误差,给出了误差校准方法,并进行仿真验证,说明了方法的有效性。最后给出了详细的处理流程,并对主要的处理运算量进行了评估,对工程应用有指导意义。     

一种基于二分试探法的相干扩频快捕系统

利用辅助序列与接收PN码的线性相关性,在搜索方向判决准确的前提下,折半的查找范围对应折半的误差范围,达到应用二分法大步进缩小查找范围,从而有效的加快捕获速度,与常规步进滑动相关法相比,该捕获系统能够有效改善长PN码的捕获性能。     

基于稀疏矩阵和相关函数联合优化的MIMO-OFDM线性调频波形复用设计与实现方法

多输入多输出合成孔径雷达(Multiple-Input Multiple-Output Synthetic Aperture Radar, MIMO SAR)发射信号应该具有大时间带宽积和良好的模糊函数特性。该文联合优化稀疏矩阵和相关函数来设计多路正交的MIMO SAR 正交频分复用线性调频(OFDM chirp)信号,首先将MIMO SAR波形设计转化为跳频频率与跳频幅度的联合设计,并提出以最小化稀疏矩阵块相关系数及信号互相关峰值和为约束条件,采用迭代搜索法求解最佳编码矩阵;并以最小化信号自相关旁瓣峰值与互相关峰值之和为约束条件,采用遗传算法确定最佳幅度矩阵;最后采用组合优化搜索法设计出最佳信号。文中还分析了发射阵元数目、跳频总间隔数及总频率选择数与信号性能之间的关系。仿真结果表明此方法可以设计多路正交大时间带宽积OFDM chirp信号,同时降低信号的互相关峰值与自相关旁瓣峰值、提高互模糊性能。      

一种高分辨稳定的相干信源DOA估计

针对目前矩阵重构类算法在低信噪比、小角度差时分辨能力明显下降,甚至不能分辨的缺陷,论文提出一种新的基于均匀线阵的高分辨稳定DOA估计方法,主要在最大特征向量重构数据阵的方式上做了改进,由于新构矩阵的特殊性能,使其解相干能力、DOA估计精度大大提高。计算机仿真结果证实了该改进算法是有效的。     

分布式相参雷达LFM宽带去斜参数估计方法

宽带分布式相参雷达技术能够有效提升目标测量精度和识别性能,具有重要的研究价值。针对现有雷达装备一般不具有同时对正负调频率宽带线性调频信号进行去斜处理的能力,即在接收相参合成阶段无法通过正负调频率宽带去斜方式获取宽带信号发射相参所需延时相位值的问题,该文利用单元雷达与目标之间存在延时差,将单元雷达发射的宽带线性调频信号等效为目标信号,对接收信号进行互相关处理获取发射相参合成所需的参数值,通过建模和仿真实现接收相参和发射相参合成处理,并对飞机目标进行1发2收相参探测试验,获得了理想的试验结果。该方法具有估计精度高、运算量小和时实性好的优势,可应用于分布式相参雷达工程实现。     

一种无线电话音信号时差估计方法

无线电话音信号的时差估计一直是个难题,其主要原因有话音信号带宽较窄且非平稳、在时域上具有非连续性及无线电信道(特别是短波信道)衰落的非一致性。针对上述特点,提出了使用短时处理技术来估计两路信号互相关谱的线性相位的无线电话音信号时差估计方案。新方案融合了话音激活检测技术和短时分段处理技术,并使用加权最小二乘相位拟合方法来求解时差。对比实验表明新方案的时差估计效果显著优于经典的广义互相关算法。     

估计相干与非相干信源的ESPRIT新方法

在目前信号波达方向（DOA,Direction-of-Arrival）估计中,ESPRIT算法是一种速度快、精度高的常用算法,但对于低信噪比下混合信号（同时含有相干与非相干信号）,ESPRIT算法难以估计出它们的DOA。提出了一种新的同时估计相干与非相干信源的ESPRIT方法,新方法充分利用数据协方差矩阵的自相关信息和互相关信息来重构含有信号方位信息的矩阵,再从它的特征值中解得信号的到达角。新方法解决了常规ESPRIT算法不能解相干,对信噪比要求高等问题,且与同类算法相比较,分辨能力和估计精度明显提高。仿真实验证明了该方法在混合信号估计中的优越性和可靠性。