OFDM-MIMO雷达体制的多径抑制性能分析

本文针对多径环境下对低空动目标的检测问题,提出了基于正交频分多路复用-多输入多输出(OFDM-MIMO)雷达体制的多径抑制方法。由于多径回波之间的相位差是随机的,向量叠加后导致接收回波时强时弱,使得检测性能急剧下降,OFDM通过同时携带不同频率的载波能够带来频率分集,同时MIMO通过阵元的分布能够带来空间分集,且不同的路径回波具有不同的多普勒频移,因此频率分集和空间分集技术可以降低多径信号对消的概率,有效地抑制镜面反射多径干扰。本文在广义多元变量分析的框架下建立了参数化的测量模型,并且采用广义似然比检测方法对目标进行了检测。仿真结果验证了采用OFDM-MIMO雷达体制能够带来目标检测性能的提高。      

基于FDA雷达的多径干扰抑制及目标检测

针对机载雷达低空目标检测应用背景,本文建立低空入射角下FDA (Frequency diverse array)雷达目标探测中的修正型多径检测模型,提出基于FDA雷达的多径干扰抑制方法,并利用无训练数据广义似然比检测(Generalized Likelihood Ratio Test,GLRT)方法实现多径传播环境下的...     

OFDM-MIMO雷达低空目标探测性能研究

针对低空多径效应和地杂波复合作用导致的低空目标探测性能下降, 利用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)-多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)雷达的空间和频率分集特性提高低空目标探测性能.在建立正交频分复用-线性调频发射信号模型、多径效应模型和基于对称阿尔法稳定分布的地杂波模型基础上, 得出了OFDM-MIMO雷达接收信号模型.采用匹配滤波器恢复发射-接收天线对信号, 通过接收信号融合实现参差补偿, 减小了接收信号能量的深度衰减和剧烈起伏.仿真算例表明OFDM-MIMO雷达能够有效减小回波信号剧烈起伏和杂波对目标探测的影响, 实现多径干扰和杂波背景下对低空目标的稳定探测.     

MIMO雷达检测性能分析

多输入多输出(MIMO)雷达是最近所提出的一种新型的雷达体制。通过利用空间分集和角度分集,从而避免了雷达目标的多径衰落问题。这里主要分析了MIMO雷达基于似然比的检测性能。另外,这里也将MIMO雷达跟相控阵雷达的检测性能做了对比,仿真结果表明MIMO雷达相比传统雷达具有的优异的检测性能。     

低空雷达导引头海面目标检测性能分析

该文以雷达导引头低空检测海面目标为背景,综合分析了多径环境和海杂波环境对雷达导引头目标检测的影响。通过对目标回波、多径散射的镜反射、漫反射以及海杂波进行建模,结合具体场景,仿真分析了镜反射、漫反射以及海杂波对雷达导引头接收信号的影响,进而分析了多径散射和海杂波对雷达导引头检测不同大小目标时检测性能的影响效果。仿真结果表明:雷达导引头检测RCS低于1 m2的小目标时,海杂波是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于10 m2的目标时,多径效应是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于104 m2的目标时,雷达导引头的检测性能不受海杂波和多径效应影响。     

多径对雷达探测性能的影响分析

分析了自由空间和多径2种环境下雷达探测概率与信噪比的关系,雷达探测范围以及不同反射系数和不同载频下的多径传输因子。研究结果表明,反射系数越小,探测概率曲线越接近自由空间下的变化曲线。信噪比较大时,多径衰落造成其检测性能逐渐下降。当性噪比较低时,为得到相同的检测概率,多径所需要的信噪比比自由空间下约小7 dB~8 dB。多径传输因子随着距离起伏较大,反射因子越大,多径传输因子起伏越大,其相应的暴露区裂化程度越严重。     

雷达低空目标闭环跟踪的C2-偏差补偿算法研究

在单脉冲测角体制下,由于多径回波信号的干扰,极大地降低了雷达低空目标俯仰角测量精度.通过对多路径反射环境模型分析,同时考虑镜面反射和漫反射的干扰,得出了岸、海基单脉冲雷达低空目标跟踪时俯仰角测量误差的产生原因,将传统的多目标分辨算法(C2算法)与偏差补偿技术相结合应用于低角多径环境下目标俯仰角的测量,弥补两种算法各自的不足.在给定的测量环境下对不同高度目标进行了仿真,得到良好的仿真结果,表明两种算法结合使用,可较大地提高低空目标俯仰角的测量精度.     

基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法

基于时间反转（Time Reversal, TR）技术的米波多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）雷达能够有效利用反射波能量,较大地提升信噪比,但由于多径效应的存在,其采用均匀线阵信号模型时仍面临超低空目标测高精度下降以及测高误差随俯仰角变化起伏剧烈的问题。本文以降低多径效应的影响为目的,从阵列结构和算法实现两个方面出发,将稀疏阵列应用于米波TR MIMO雷达的低空目标测高。首先,本文建立了基于稀疏阵列的单基地米波TR MIMO雷达镜面反射信号模型,然后结合广义多重信号分类算法和最大似然算法,提出了适用于该模型的低空目标测高方法。最后,仿真实验表明,本文所提出的基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法具有更显著的结构优越性和更优的低空目标测高性能。     

多径条件下米波频分MIMO雷达波束性能及优化方法

针对传统米波雷达低仰角下波瓣分裂和盲区问题,该文提出一种频率分集子孔径MIMO雷达,构建了该体制下多径特性定量分析的理论框架,推导了镜面反射和扰动多径模型及其联合发射-接收方向图增益闭合表达式;提出了多径抑制区概念及其边界条件,定义了描述低空波束覆盖性能的低可观测率定量评价指标;根据边界条件的解集优化了波束覆盖性能。理论分析和仿真结果表明由于充分利用了频率分集产生的距离依赖波束,该体制雷达相对传统MIMO相控阵雷达具有更优的低空波束覆盖性能,减小了米波雷达波瓣分裂和探测盲区。     

基于双向抛物方程模型的雷达低角跟踪误差分析

针对雷达跟踪低空目标受地理环境影响的仰角估计误差问题,提出了一种基于双向抛物方程(twoway parabolic equation, 2WPE)模型的低角跟踪误差分析方法.采用2WPE建立综合考虑复杂地理条件和雷达参数影响的多径效应模型,分析电波与环境的相互作用机理,计算获得环境传播因子,将其引入传统测角模型,使之具备复杂地理环境下的确定性仿真分析能力.仿真计算了平滑海面、起伏地形等典型环境下的低角跟踪误差,结果表明：雷达发射波束宽度、雷达信号频率及雷达站周围的地理环境都对仰角估计误差有着较大影响.本文提出的方法原理简单、易于实现,在雷达低角跟踪及其抗多径干扰领域具有广阔的应用前景.     

超分辨测角在海用相控阵雷达低角测量中的应用

低空目标的直达回波与多径反射回波相互耦合,使雷达测角误差显著增大,严重影响海用雷达对低空目标的探测性能。数字相控阵雷达可同时生成多个接收波束,利用超分辨测角技术提高测角精度。文中给出了超分辨测角技术在海用数字相控阵雷达中的一种工程应用方法,并将多信号分类、最大似然法两类超分辨测角技术与传统的高低波束测角技术进行了分析比较。仿真结果表明:超分辨类算法对海面低角目标的测角性能相比传统方法有很大提升,并且受阵面幅相误差影响不大,在海用数字相控阵雷达中有较好的工程应用前景。因此,本研究对工程实际中海用数字相控阵的低空目标探测技术有较大的参考价值。     

C^2算法在雷达低空目标俯仰角测量中的应用

由于多径信号的干扰，单脉冲比幅测角体制的雷达在对低空目标俯仰角测量时，会带来很大的误差。将传统的多目标分辨算法（C^2算法）应用于某相控阵雷达系统低空目标偏轴跟踪中俯仰角的测量，文中给出某次实际飞行试验中的测量结果，并对测量结果进行修正，表明该算法具有比较优良的抗多径干扰性能，验证了该算法在低空多径环境下目标俯仰角测量的有效性和可实施性。     

机载预警雷达电磁波传播多径效应研究

机载预警雷达覆盖方位广、平台远离地面,和地面雷达相比,电磁波传输多径效应与地面雷达地面相比更为严重,空域覆盖特别是低空与自由空间差异大。本文依据电波传播的基本理论,研究了不同极化、不同高度、不同发射频率和不同地表类型时多径效应对机载预警雷达空域覆盖的影响,并基于电磁波反射、传输理论阐明了仿真结果中的变化规律,为机载预警雷达设计提供指导和依据。最后,给出了利用不同发射频率和不同极化,空域覆盖受多径效应影响的差异性,进行协同探测增强雷达探测性能的结论。     

MIMO雷达中基于时间反演的移动目标检测方案

在多输入多输出（Multiple input multiple output,MIMO）雷达中,针对运动目标所产生的信号变化易受多径效应和杂波环境的影响,导致运动目标检测性能不理想的问题,提出了一种基于时间反演（Time Reversal,TR）的优化方案。首先,利用时间反演的空时聚焦性,减少多径效应对目标信号的影响,同时使运动目标产生的信号能量聚焦,不易淹没在杂波环境中;其次,通过奈曼皮尔逊准则设计检测算法并计算出检测概率的近似计算公式;最后仿真结果表明:在杂波环境具有相同信噪比情况下,所提方案比传统MIMO的检测方法有较好的性能提升。      

雷达跟踪海上低空目标仰角误差计算方法研究

针对雷达跟踪低空目标受传播环境影响的仰角误差问题, 基于电磁波传播的抛物方程方法, 提出一种能计算多路径和大气折射等造成低仰角误差的新方法.正常大气折射条件下, 与射线方法结果的对比显示了该方法的正确性.利用所提方法, 仿真分析了粗糙海面、大气波导等不同环境条件下的雷达测角误差, 并仿真了采用窄角和偏轴跟踪方式减轻多路径效应后的改善效果.计算过程和仿真结果表明, 所提方法可同时考虑大气波导和多路径等复杂传播环境的综合影响, 以及雷达参数和工作方式等因素的共同影响.