基于子阵的FDA-MIMO雷达去栅瓣方法

针对频率分集多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output with Frequency Diverse Array, FDA-MIMO)雷达在采用常规线性频率间隔的情况下,出现的距离维栅瓣与距离维主瓣宽度的矛盾问题,提出了一种基于子阵的FDA-MIMO雷达去栅瓣方法,推导出基于子阵的FDA-MIMO雷达闭合方向图表达式,并分析了FDA-MIMO雷达采用子阵去除栅瓣和提高距离维分辨率的原理。仿真结果表明,与通过限定频率间隔选取范围去除距离维栅瓣的常规方法相比,当子阵采用互质大频率间隔时,FDA-MIMO雷达形成的方向图不仅去除了距离维栅瓣,且距离维主瓣宽度更窄,距离维分辨率更高。     

面阵MIMO-SAR大测绘带成像

 提出一种基于面阵MIMO-SAR(Multiple Input Multiple Output Synthetic Aperture Radar)模型结合脉内扫描技术、二维空域联合处理以及频带合成技术实现高信噪比、二维高分辨大测绘带成像方法。文中首先提出了面阵SAR脉内扫描多发多收模型;分析了面阵MIMO-SAR模型下脉内扫描技术对系统信噪比性能的改善。针对脉内扫描引起的距离模糊以及低PRF(Pulse Repetition Frequency)导致的多普勒模糊,提出了二维空域联合处理方法;同时利用多发多收模型获得多个空间自由度进行频带合成实现高距离分辨。该面阵MIMO-SAR模型实现了高信噪比、二维高分辨大测绘带成像,打破了传统高分辨与大测绘带以及高信噪比与大测绘带的矛盾。仿真实验验证了本文方法的有效性。     

一种新的高重频宽带相干激光雷达系统研究

该文提出一种新的同时具有高重复频率和大带宽性能的相干激光雷达系统。该系统基于IQ调制器正交调制技术与带宽合成信号处理技术,使得系统能够同时满足大带宽和高重复频率的要求,解决了传统激光雷达宽带信号调制速度慢的问题。该系统能够生成高重频、大带宽的相干线性调频激光雷达信号,在高分辨距离成像、(逆)合成孔径激光雷达成像、距离分辨的振动测量等方面,具有重要的应用价值。文中阐述了宽带高重复频率调制的原理和方法、基于微波域频率步进的带宽合成信号处理方法,并进行光纤环路实验和自由空间实验。作为演示,该激光雷达系统获得了16.7 kHz重复频率、6 GHz带宽,实现了优于2.5 cm距离向分辨率成像及远距离运动目标逆合成孔径激光雷达成像。实验结果证明了该系统与方法的有效性。     

基于俯仰频率分集技术的波束形成方法

传统频率分集阵列雷达在水平阵元间引入线性频率偏差,其波束在方位维与距离维具有耦合性,且存在栅瓣。针对此问题,该文提出一种基于俯仰频率分集技术的波束形成方法。首先建立俯仰频率分集阵列雷达信号模型,详细分析了发射方向图的时间依赖性和栅瓣特性。然后通过设计接收端的阵元参数,合成无栅瓣的发射-接收方向图。仿真实验验证了所提方法的有效性,所得波束在距离维与方位维无耦合,且主瓣宽度较窄。     

FDA-MIMO雷达主瓣欺骗干扰对抗方法

频率分集阵列多输入多输出(FDA-MIMO)雷达发射阵列中各阵元的载频相对于起始阵元存在频率偏移。基于频率分集阵列联合波束图存在的角度距离二维相关性,结合空间自适应波束形成技术可用来抑制主瓣欺骗干扰。针对FDA-MIMO 雷达波束形成抑制主瓣欺骗干扰时存在的距离周期性问题,提出了一种采用对数频率偏移来消除距离周期性的方法。该方法用对数频率偏移代替常用的线性频率偏移,克服了FDA-MIMO 雷达联合波束图的距离周期性,取得了更好的抗干扰效果。仿真结果验证了该方法的有效性。     

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。      

多载频MIMO雷达的一种新的信号处理方法

多载频MIMO雷达(Multi-Carrier MIMO radar)是指利用频率分集和空间分集的方法来实现发射信号正交的具有多个发射和多个接收天线的雷达系统,该文研究了该体制雷达基于Dechirp处理实现距离高分辨的方法,分析了IFFT相参合成法以及伪峰产生原因,提出了一种新的处理方法空域合成带宽法,它将空域分散发射的多载频LFM信号,先做Dechirp处理,然后再将通道分离后的各路信号顺序时移拼接合成一个大带宽的LFM信号,最后再对合成后的信号做IFFT处理以获得高分辨距离信息。它实现简单,能够在不增加运算量的条件下有效的抑制伪峰,并受目标运动影响小,计算机仿真验证了这些结论。     

星载高分辨频率步进SAR成像技术

星载合成孔径雷达(SAR)是一种2维高分辨率微波成像雷达。它通过发射大带宽信号实现距离向高分辨,通过合成孔径技术实现方位向高分辨。随着人们对分辨率需求的不断提升,星载SAR正朝着分米级分辨率发展。一方面,受限于现有器件水平,可以通过频率步进技术实现大带宽信号发射,需要研究高精度子带拼接技术、子带间幅相误差对成像的影响与补偿技术;另一方面,受限于有限的波束宽度,可以使系统工作在聚束模式或滑聚模式实现长合成孔径,此时需研究轨道弯曲、“Stop-go”假设误差、电离层与对流层传输误差等非理想因素对成像的影响与补偿技术。因此,该文详细介绍了频率步进信号时序设计与子带拼接,研究星载高分辨率频率步进SAR成像算法与非理想因素补偿方法,最后给出成像算法的仿真验证和性能分析。      

频率步进信号的合成孔径雷达处理

合成孔径雷达借助综合孔径原理来提高方位分辨率,而距离分辨率的提高则需借助于脉冲压缩技术.频率步进波形是通过发射载频步进变化的子脉冲串来合成大带宽信号,从而获得高距离分辨率.若将频率步进波形应用于合成孔径雷达,则可获得距离和方位的二维高分辨率.本文首先分析了径向速度对频率步进雷达一维距离像的影响,然后建立频率步进信号照射下的合成孔径雷达回波模型,提出频率步进波形设计原则,给出频率步进合成孔径雷达的成像步骤.     

基于改进粒子群算法的分布式频率分集阵栅瓣抑制方法

以均匀线阵（Uniform Linear Array ,ULA）为子阵,结合频率分集阵（Frequency Diverse Array ,FDA）的思想,构建了一种基于分布式子阵的频率分集阵。针对各子阵按等间距布阵将导致严重的栅瓣问题,提出了一种改进粒子群 (Improved Particle Swarm Optimization ,IPSO) 算法来优化分布式FDA中各子阵间的基线距离,以实现高效的栅瓣抑制。同时,从理论上推导了目标距离和角度均未知时参数估计的克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound ,CRLB)。仿真结果表明,优化后分布式FDA的栅瓣得到有效抑制,而且阵列角度维分辨率和估计性能亦得到大幅度提升,验证了所提算法的有效性。     

Chirp强度调制与近红外激光合成孔径雷达距离向处理

合成孔径激光雷达是利用同一孔径(望远镜)与目标作相对运动并采用信号处理方法来模拟孔径阵列,获得高方位(横向)分辨率的相干成像雷达.采用窄线宽的单频光纤激光光源和相干探测方法;发射光波被啁啾信号作幅度调制,接收后进行距离向脉冲压缩;激光雷达和目标相对运动引起的回波相位变化,由相关运算实现相位补偿和累加(孔径合成),以提高方位向分辨率.提出了新的工作体制:距离向啁啾信号调制在发射光波振幅(强度)上,方位向多普勒频移反映在回波光波相位(频率)上,便于解决距离向与方位向之间的耦合模糊问题.报道了中期实验成果:Chirp 射频信号调制激光强度,实现合成孔径激光雷达距离向的压缩.     

Coherent optical beam forming with passive millimeter-wave arrays

Passive millimeter-wave imaging requires large apertures to achieve an angular resolution comparable to that of typical infrared imagers. Aperture synthesis offers a route to achieving high resolution without using a single large aperture, by interferometrically combining the signals from a number of smaller distributed apertures. In such a system the individual millimeter-wave signals must be transported to a common location with good phase fidelity and combined to form the image. This paper discusses a technique called coherent optical beam forming which performs optical transport of the up-converted millimeter-wave signal and direct image formation at the optical frequency. Proof of principle experiments are described that demonstrate coherent optical beam forming with a point source and a method of self-calibrating the array to remove phase errors     

合成孔径激光雷达下视三维成像构型及算法

传统激光三维成像均采用实孔径成像技术,其分辨率会随着作用距离的变远而降低。相比于实孔径成像,合成孔径成像的一个显著优势是沿航向的分辨率不随作用距离的变化而变化。基于合成孔径技术提出一种合成孔径激光三维成像雷达的工作模型。该系统采用激光泛光发射模式和多波束相干接收,首先,在高度向,采用大时宽带宽的线性调频信号,并利用解线频调技术实现高分辨率;其次,沿航向利用合成孔径技术频域压缩算法实现高分辨率,其中考虑到激光调频信号的长扫频周期,对于平台连续运动引入的多普勒平移项进行了补偿;在跨航向通过实孔径阵列实现高分辨率。最后,通过仿真实验验证了该系统的有效性。     

Large-aperture sparse array antenna systems of moderate bandwidthfor multiple emitter location

Spatial linear prediction filter antenna systems of large aperture width (in wavelengths) are described for the superresolution estimation of multiple emitter locations over moderate bandwidths. To accomplish this task with reasonably few degrees of freedom (DOF) from the large aperture, the system uses interferometer/sparse array techniques in conjunction with a shaped reference beam which may be steered to the spatial sector of interest. Computer simulations on several multiple source examples have demonstrated that the concept is feasible, provided that true time-delay steering is used on the shaped reference beam. The optimal estimation system configuration results when time-delay steering is also applied to the interferometer elements because this focuses the sample covariance matrix and minimizes the DOF required. Transversal filters may be dispensed with under focused conditions if the bandwidth is moderate. System performance goals included high resolution with few DOF, fast response/processing time, moderate cost, and ease of frequent calibration     

高能光纤激光器光束合成技术

高能光纤激光器光束合成技术是近年来高能激光器尤其是定向能源应用中的研究热点,可突破单根单模光纤激光的输出功率限制,为高功率高光束质量的激光武器应用奠定了理论基础。介绍了光纤激光非相干合成和相干合成的国内外研究现状,给出了非相干合成技术中光束重叠和光谱合成的基本合成原理,重点介绍了国内外多家研究机构光谱合成近年来所达到的技术水平;介绍了国内外相干合成技术的最新研究进展,对相干合成等效大口径激光阵列输出中几种不同的透射式相干合成阵列输出和反射式相干合成阵列输出的关键合成装置,以及相干合成单一孔径输出中的核心光学元件进行详细分析。最后简要对比了高能光纤激光器光束相干合成技术和非相干合成技术的优缺点和应用范围。     

UWB MIMO穿墙雷达的阵列设计和成像方法

利用多发多收(MIMO)方式对超宽带(UWB)穿墙成像雷达天线阵列进行稀疏化处理不失为一种很好的选择。该文从成像模型出发,分析了UWB MIMO天线阵的等效接收阵列问题,给出了基于空间卷积理论的UWB MIMO阵列设计方法,仿真验证了方法的有效性和在穿墙成像系统中应用的可行性。此外,提出了相干系数加权稳健Capon波束形成的自适应成像方法,理论分析和实验结果表明该方法能够获得较高的分辨率和图像信噪比。     

前视多通道合成孔径雷达解模糊成像方法

传统合成孔径雷达方位向分辨率仅由合成孔径提供,但在正前视区域多普勒分集有限,成像性能迅速下降且前视成像也存在固有的左右多普勒模糊问题。针对上述问题该文讨论前视多通道合成孔径雷达系统模型,提出一种理想直线航迹下空域零点约束自适应波束形成的成像方法,有效综合阵列实孔径和合成孔径提高正前视区域的成像质量,利用有限阵列空域自由度实现左右多普勒解模糊。首先对回波数据大前斜成像处理,得到左右模糊的图像,然后进行波束形成,将各通道图像加权并且相干累加,实现左右多普勒解模糊以及方位分辨率增强。仿真实验表明空域零点约束自适应波束形成的成像方法可对前视场景进行高分辨成像。     

340 GHz稀疏MIMO阵列实时3-D成像系统

介绍了一种基于稀疏MIMO(Multiple Input and Multiple Output)阵列的340 GHz三维成像系统.系统采用水平放置的4发16收稀疏MIMO阵列配合垂直维的聚束扫描实现方位维的高分辨成像,每个发射通道的波形为16GHz带宽的线性调频连续波信号,通过脉冲压缩实现距离维的高分辨.测试结果表明,在4 m的探测距离(光程)上,成像系统方位向、垂直向和距离向的分辨率分别达到14 mm、10 mm和12 mm,通过对人体隐藏枪支的三维成像实验验证了系统对人体携带危险品的探测能力.     

Sparse, Active Aperture Imaging

We describe an approach to radar imaging of an isolated, rotating target using coherent, sparse, or highly thinned arrays of transmit/receive elements. The array elements are assumed to be randomly positioned and accurately surveyed after placement. Further, the isolated target is assumed to occupy a limited angular sector such that there is no source of backscatter beyond the sector occupied by the target. Estimates of the resolution and image quality are provided when the array elements are widely separated and operate with coherent, multiple-input multiple-output (MIMO) signaling and inverse synthetic aperture radar (ISAR) processing at each MIMO element pair. The sparse array operation can provide superior resolution when compared to the ISAR processing and accurate estimation of scattering properties with a modest number of sparse array elements. The performance of a model-based estimator to physical optics like scattering with MIMO signaling is described. Several important issues relating to feasibility remain to be investigated. These include establishing coherence and timing among the widely separated array elements, adaptive beamforming and processing requirements and coherence of the scattering phenomena with the widely separated MIMO elements.      

契比雪夫加权应用被动合成孔径处理算法研究

提出了将契比雪夫加权应用于被动合成孔径处理算法。被动合成孔径技术对小孔径基阵沿直线运动接收到的信号进行合成处理,从而达到虚拟大孔径基阵方位分辨力效果。将契比雪夫加权应用于线阵合成孔径前后波束图的指向性研究,对主瓣宽度变化予以合理解释。理论分析结合仿真验证表明,被动合成孔径处理算法应用契比雪夫加权可以在给定的旁瓣高度要求下获得等旁瓣级,等旁瓣级下可提高对弱目标信号的检测分辨能力。