极化阵列雷达单脉冲测角方法研究

极化阵列雷达兼具阵列雷达的优势和极化信息处理能力,是当前先进体制雷达研究的热点。研究了极化阵列雷达单脉冲测角的问题。在明确雷达采用的天线结构的基础上,建立了极化阵列雷达接收信号模型,提出了基于极化并联的单脉冲测角方法,分析了该方法测角性能,给出了测角性能与SNR及回波极化角的关系。通过仿真验证了方法的有效性,研究表明:极化阵列雷达单脉冲测角性能优于任意单(同)极化阵列雷达,且测角性能与回波极化状态无关。     

基于协方差矩阵双层重构的稳健自适应单脉冲测角

常规自适应单脉冲方法在主瓣干扰下会引起自适应波束形成性能恶化并导致其单脉冲比曲线严重失真,影响被动雷达的测角精度与跟踪性能。针对此问题,提出了一种适用于平面阵的基于协方差矩阵双层重构的稳健自适应单脉冲测角方法。首先,利用Capon功率谱通过稀疏重构法初步估计出干扰加噪声协方差矩阵,通过干扰导向矢量估计完成对协方差矩阵的优化校正以提高自适应波束形成性能;然后,基于线性约束最小方差(Linearly Constrained Minimum Variance, LCMV)准则对方位角和俯仰角进行联合线性约束以避免单脉冲比曲线在主瓣干扰下严重失真;最后,根据自适应单脉冲比值求出目标与波束指向之间的偏转角以实现目标测角。与常规方法相比,所提方法在干扰抑制能力与测角精度上都有显著提升。     

相控阵卫星跟踪系统角度测量研究

运动平台相控阵卫星跟踪系统是一种高速运动目标实时跟踪系统,测角算法为系统的关键技术之一。结合相控阵卫星跟踪系统方案,重点研究了适用于相控阵卫星跟踪系统的测角算法,在单脉冲测角理论的基础上进行研究和改进,提出了一种基于子阵划分的互相关角度测量方法。该方法能有效地提高输出信号信噪比,并具有运算量小、测角精度高、适宜工程实现等特点,较好地解决了卫星跟踪系统中角度测量的工程需求问题。数值仿真分析了影响测角精度的若干因素,验证了算法的有效性。最后给出了保障测角精度的措施。     

双极化单脉冲雷达两点源干扰目标角度测量方法

干扰和目标回波同时位于雷达主瓣时,能够改变天线口面的相位波前,严重干扰雷达角度测量.为解决这个难题,提出了基于极化信息的单脉冲处理方法,将雷达改进为双极化接收,并增加相应的和差网络,得到六路带极化信息的和差信号,带入本文设计的解析公式进行解算,可以避免角度估计中因为干扰产生的耦合误差,确保准确的雷达测角及跟踪.仿真结果证明,该方法能够在干扰条件下得到正确的角度估计,使对抗拖曳式诱饵干扰的工程实现更加简洁高效,对于提升雷达的抗干扰能力具有重要意义.     

基于块稀疏恢复的高频雷达空间角谱和极化谱联合估计方法

高频地波雷达（high-frequency surface wave radar,HFSWR）中电离层杂波的存在,会极大地影响雷达系统的性能,降低对目标的探测能力.为了精确获得杂波参数,从而更好地抑制电离层杂波,提出了一种基于压缩感知（compressive sensing,CS）的单快拍参数估计方法,用于对电离层杂波的空域和极化域参数估计.该方法基于极化敏感阵列的块稀疏估计模型,应用块正交匹配追踪（block orthogonal matching pursuit,BOMP）算法实现距离-多普勒域的单快拍空间角度和极化参数联合估计,并进一步获得目标和杂波的空间角谱和极化谱.该方法适用于任意极化敏感阵列,在距离-多普勒域单快拍条件下,其估计性能优于传统方法,且计算复杂度极低,可以实现实时处理.仿真结果和某HFSWR系统实测数据处理结果表明了参数估计方法的有效性.     

基于对角差信号的单脉冲雷达二维角估计新方法

传统单脉冲雷达具有方位、俯仰二维角度的测量能力,其角度分辨率取决于天线波束宽度,对主波束宽度内的双/多目标不具备分辨能力。为了提高传统单脉冲雷达测角分辨能力,提出一种新的单脉冲雷达系统结构,巧妙地提取和利用了雷达对角线差通道的接收信号,通过建立新的雷达观测方程,提出了四通道单脉冲联合测角新方法,一次脉冲测量即可同时获得两个目标的角度信息,推导了二维单脉冲角估计的解析表达式。新方法计算量少,工程易实现,可使单脉冲雷达的角度分辨率至少达到波束宽度的三分之一,显著提高了单脉冲雷达的角度分辨能力。在不同信噪比和两目标回波功率比条件下,对新方法进行了仿真分析,验证了方法的有效性。     

天线罩对抛物面单脉冲天线极化特性的影响机理和仿真分析

单脉冲定向技术是目前最准确的电子定向技术之一, 被广泛应用于微波毫米波跟踪、监视、通信、测量、天文观测等系统.为了保护雷达天线免受环境的影响, 许多单脉冲天线都采用天线罩, 这会对单脉冲天线方向图的极化结构产生影响, 另外, 有意的电子欺骗干扰如交叉极化干扰会对定向性能产生较大影响.文章以雷达导引头普遍采用的X波段抛物反射面幅度比较单脉冲天线为对象, 分析了抛物面结构、初级馈源特性、天线罩引起交叉极化分量的机理, 建立了典型物理参数下的计算模型, 在Ludwig第三定义下对加入天线罩前后单脉冲天线交叉极化特性进行仿真, 综合考虑了天线几何形状、偏置结构、天线扫描等因素对极化特性的影响.结果表明:多种因素会引起单脉冲天线显著的去极化效应, 复杂的方向图极化结构使得单脉冲雷达导引头的定向精度敏感于电波极化方式, 这为进一步开展交叉极化对抗单脉冲跟踪技术研究提供了重要理论基础.     

基于虚拟阵列的波达方向、载频和极化参数联合估计

针对电子侦测系统中对多个信源方位、载波频率以及极化状态等信息同步提取的要求,该文通过将原始正交偶极子物理阵列的多个时域输出在空间域上扩展为虚拟传感器阵列,提出了一种基于波达方向矩阵法的二维方位角、频率和二维极化状态联合估计的新方法。虚拟传感器阵列的理论孔径为物理阵列的数倍,解决了ESPRIT类算法阵列孔径损失的问题,具有了在低信噪比、多辐射源环境下更强的适应能力;该方法无需谱峰搜索,各参数在求解过程中自然配对,可以以很小的计算量达到与ESPRIT方法相似的性能或以一定计算量为代价换取高得多的性能。算法对于传感器阵列的结构无特殊限制,具有很好的理论价值以及应用前景。理论分析与计算机仿真实验都证明了算法的有效性。     

基于块正交匹配追踪预处理的米波多输入多输出雷达测高方法研究

米波雷达具有很好的反隐身性能。多输入多输出(MIMO)雷达的波形分集具有高自由度特点,使MIMO雷达在检测和参数估计等方面具有更多优势,故米波MIMO雷达受到广泛研究。而测高是米波MIMO雷达最重要的问题之一。针对米波MIMO雷达测高问题,最大似然和广义多重信号分类方法是米波MIMO阵列雷达测高方法行之有效的算法,但其计算量大,工程中难以接受。该文提出一种基于块正交匹配追踪(BOMP)预处理的方法来降低计算量。首先对MIMO阵列接收数据稀疏化处理,然后通过数学操作将其变形至适合于BOMP算法的信号模型,然后利用粗栅格得到角度粗估计。并以此为初始值中心,取MIMO雷达波束宽度作为搜索范围。仿真结果表明该算法能有效降低搜索类测高算法的计算量。      

数字阵列雷达方位超分辨角度估计的仿真

基于幅度比较单脉冲方法的测角局限性,采用先进的阵列超分辨测向技术MUSIC算法,对处于同一距离门和频率门的2个目标,在纯噪声背景和杂波背景下进行了波达方向(DOA)估计,对不同的信噪比和目标进入角度,仿真了目标的分辨情况并计算了DOA角度估计的精度,证明了机载雷达方位超分辨角度估计可以较好地实现落入清晰区或者副瓣杂波区目标的角度分辨与精度估计,但是对目标的信噪比和进入角度有一定的要求.     

均匀线阵目标到达角估计的压缩感知方法研究

为了缓解表面波雷达在天线阵列小型化后角度分辨率低的问题,采用压缩感知理论,提出一种小型天线阵列表面波雷达目标到达角估计的方法。将到达角估计问题转化为稀疏信号表示的重建问题。建立了稀疏信号模型,分析了应用条件,将角度和速度空间离散化以构造字典,设计了基于实时海态信息的测量矩阵,设计匹配算法完成信号重构。仿真结果表明,若满足准确重建条件,即使在小型天线阵列的情况下,也能以计算资源为代价改善方位分辨率。     

通道相位不平衡对火控雷达测角影响分析

针对单脉冲火控雷达角度测量过程中的相位变化问题,分析了振幅和差单脉冲雷达角度处理过程以及产生接收通道相位变化的因素。结合工程实践,给出了某型宽带雷达部件参数改变引起相位输出实测数据。此外,介绍了减小测距误差的数据纠正方法。最后,提出了接收通道相位一致性补偿方法。通过模拟仿真,对比通道相位差对雷达测角特性曲线的影响,仿真结果表明,10°的相位不平衡对定向特性曲线影响很小,能够满足系统的设计要求。     

信号的二维到达角和极化估计

本文论述了一种基于子空间方法的多信号二维到达角和极化参量的估计算法。该方法采用了交叉偶极子阵元组成的L型阵列,利用子阵输出信号数据矩阵中包含的信号空间的旋转不变性质,借助于矩阵束方法求解出信号的二维到达角和极化参量的估汁值,并自动进行参数的配对。仿真结果证实了该算法的有效性。     

交叉极化对单脉冲雷达角度欺骗干扰仿真分析

介绍了单脉冲雷达的特点及工作原理,针对单脉冲测角雷达体制,提出并分析了对单脉冲雷达角度跟踪系统的交叉极化干扰。通过仿真,对交叉极化干扰的效果进行了讨论,指出交叉极化干扰是实际工程中一种较为可行的干扰方式。     

单脉冲雷达天线差斜率测试技术的改进

针对工程应用中单脉冲雷达差斜率简便测试问题,提出了一种正弦波单脉冲差斜率测试方法。推导了将非相参的正弦波信号用于差斜率测试的公式,并将正弦波信号直接用于单脉冲给差斜率测试系统,实现对单脉冲雷达系统参数的快速校正。仿真结果表明,经过该方法校正的单脉冲雷达系统可实现优于0.01的测角精度。该测试方法能够实现高精度的系统测试性能,对解决工程应用中的测试校正问题具有实际指导意义。     

双通道跟踪接收机的动态极化校相

传统校相方法无法检测双通道单脉冲体制雷达极化失配问题.采用基于静态目标的动态极化校相方法,即在静态条件下,增加一个信标天线正交极化角校相环节,用于完成跟踪接收机和差信道的校相工作.数学模型的构建、仿真计算以及实测结果均表明,采用该方法可以准确识别双通道单脉冲体制雷达双通道极化失配问题,弥补了传统校相方法在检测跟踪接收机和差信道极化失配问题上的缺陷.     

基于矢量传感器MIMO雷达的DOD DOA和极化联合估计算法

该文研究了一种基于多输入多输出(MIMO)电磁矢量传感器阵列雷达目标波离角(DOD),波达角(DOA)和极化联合估计问题。提出一种新型矢量阵MIMO雷达系统模型,发射阵列采用常规阵元,而接收阵列采用电磁矢量传感器。在此基础上,该文提出4维MUSIC, ESPRIT和迭代1维MUSIC 3种联合参数估计算法。其中迭代1维MUSIC算法首先利用矢量传感器的内在结构特点获得目标DOA预估计,随后采用MUSIC算法对DOD和DOA分别进行1维搜索获得目标角度的高精度估计,最后给出一种基于ESPRIT的目标极化估计算法。迭代1维MUSIC算法可用于不规则阵列,对接收阵列约束较少,无需2维搜索及多维搜索,还可以利用矢量阵特点扩展阵列孔径提高DOA估计精度。此外,论文还推导了DOD, DOA和极化联合估计的CRB。仿真实验表明,与前两种算法相比,迭代1维MUSIC算法具有与CRB更接近的估计精度。     

平面阵线性约束自适应单脉冲测角算法

平面阵单脉冲测角具有方位、俯仰二维方向信息耦合的特点,需要利用二维单脉冲信息联合进行角度估计。本文基于最大似然单脉冲测角算法,采用线性约束自适应波束形成方法,将二维角度联合估计简化为一维角度估计,具有较好的可实现性。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

调零线性约束下的稳健自适应单脉冲合成

单脉冲测角是一种计算简单、稳健性好的高精度测角方法。当存在旁瓣干扰时,结合自适应波束合成的自适应单脉冲算法能很好地抑制干扰同时保持测角精度,但当干扰进入主瓣时,传统的单脉冲测角会出现单脉冲比失真的问题,从而导致测角误差较大。为了克服主瓣干扰条件下的单脉冲比失真问题,提出一种调零线性约束的差波束自适应合成方法,抑制主、旁瓣干扰同时保持单脉冲比曲线。仿真验证了算法的有效性,并与三点线性约束算法的性能进行比较。     

一种基于极化信息的机载拖曳式诱饵存在性检测与抑制方法研究

该文提出了一种利用极化信息对机载拖曳式诱饵进行检测和抑制的方法。建立了拖曳式诱饵干扰条件下雷达目标的全极化雷达回波模型,分析了转发式诱饵干扰和雷达目标在单脉冲雷达测角系统中不同极化通道响应函数的差异,利用存在和不存在干扰时测得的目标极化散射矩阵散度的差异,提出了一种转发式拖曳诱饵存在性的检测方法,并设计了相应的干扰抑制算法。仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。该文的研究工作为有效检测与抑制拖曳式诱饵提供了一条新的途径,对提高雷达末制导系统在干扰条件下的精确打击能力具有重要参考意义。