基于PRI捷变的雷达通信一体化共享信号设计方法

雷达通信一体化能有效提高频谱利用率, 减小电子设备体积, 是多功能综合一体化电子系统的主要研究方向之一。本文在随机脉冲重复间隔(pulse repetition interval, PRI)雷达的基础上, 提出一种新的基于PRI捷变的雷达通信一体化共享信号设计方法。通过改变发射信号的PRI, 将通信信息嵌入到发射信号中, 在雷达信号处理端, 引入压缩感知理论来完成方位向相参积累, 并实现对目标速度的超分辨估计; 在通信信号处理端, 通过检测脉冲的PRI来完成信息的解调。仿真试验表明, 所提方法在保证雷达探测性能的前提下, 可实现通信信息的稳定传输。     

双基地多载频MIMO雷达目标运动参数估计

双基地多载频多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达采用稀布阵发射多载频调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)信号,阵列接收目标回波。本文分析了双基地多载频MIMO雷达的信号模型,提出将多项相位变换和解调频技术结合来进行目标运动参数估计的方法,从而大大减少了运算量。针对多载频MIMO雷达提出了一种新的解速度模糊方法,该方法原理简单、易于工程实现,且速度估计精度较高。仿真结果表明,本文方法能够对目标运动参数进行有效估计。     

频率捷变的相控阵雷达目标多径DOA估计算法

介绍了频率捷变在相控阵雷达目标多径DOA估计中的应用,并采用修正的MUSIC算法(MMU-SIC)以提高多径信号DOA估计性能。频率捷变不仅可以去掉直射信号与反射信号的相关成分,而且可以消除严重的信号对消现象。而修正的MUSIC算法则可以将相关信号源的相关性大大降低,从而改善了传统MUSIC算法对相关信号源的DOA估计性能。     

频率捷变雷达的扩展目标检测

本文研究频率捷变雷达的扩展目标检测问题。当频率捷变雷达的合成带宽较大时, 雷达目标会变成扩展目标, 导致雷达无法直接应用传统的恒虚警检测算法。针对这一问题, 本文建立了频率捷变雷达的扩展目标检测模型, 推导了基于广义似然比的检验统计量, 并且通过数值仿真展示了相应的检测概率和虚警概率。为了提升雷达的抗干扰能力和频谱利用率, 本文考虑了雷达只使用一部分发射频点的场景。数值结果表明, 在高信噪比下, 频率捷变雷达使用的发射频点越多、合成带宽越大时, 扩展目标检测的性能越好。     

相参频率捷变雷达目标稀疏重建性能边界综述

相比频率固定的脉冲多普勒体制, 频率捷变体制在抗干扰方面具有显著优势。但在该体制下, 基于匹配滤波的信号处理算法存在旁瓣平台问题, 难以与动目标检测兼容。压缩感知理论将目标参数估计建模作为欠定方程求解, 为该问题提供了解决思路。在相参频率捷变雷达中, 压缩感知能否准确重建目标是一个基础性问题。本文梳理了针对该问题的相关研究, 借助相变理论与相变曲线的解析表达式, 定量描述了捷变频雷达重建目标的成功概率与主要系统和目标参数之间的关系; 该理论性能边界与仿真实际所能达到的性能相接近。此外, 还探讨了现有成果在实际应用中的价值, 展望了未来研究方向。     

时宽-波形基联合捷变的LPD通信波形

为了提升通信信号的低检测概率(low probability of detection, LPD)性能,从降低通信波形各域能量聚敛性的角度,提出时宽-波形基联合捷变(joint agility of time width and waveform bases, JATW)的波形构架。基于此构架,以切普扩频(chirp spread spectrum, CSS)和正弦扩频(sinusoidal frequency spread spectrum, SFSS)为波形基,采用变时宽(varied of time width, VTW)参数配置方法,提出基于VTW-CSS/SFSS混合波形的LPD通信波形。采用数学推导辅以数值仿真分析的方法,分析所提出波形的各域能量聚敛特征。理论分析和数值仿真结果表明,相较于CSS和SFSS,所提波形的各域能量聚敛性明显较弱, JATW的波形构架有助于提升通信波形的LPD性能。     

时宽-波形基联合捷变的LPD通信波形

为了提升通信信号的低检测概率(low probability of detection, LPD)性能,从降低通信波形各域能量聚敛性的角度,提出时宽-波形基联合捷变(joint agility of time width and waveform bases, JATW)的波形构架。基于此构架,以切普扩频(chirp spread spectrum, CSS)和正弦扩频(sinusoidal frequency spread spectrum, SFSS)为波形基,采用变时宽(varied of time width, VTW)参数配置方法,提出基于VTW-CSS/SFSS混合波形的LPD通信波形。采用数学推导辅以数值仿真分析的方法,分析所提出波形的各域能量聚敛特征。理论分析和数值仿真结果表明,相较于CSS和SFSS,所提波形的各域能量聚敛性明显较弱, JATW的波形构架有助于提升通信波形的LPD性能。     

多频雷达信号高分辨多普勒处理

提出了一种基于最小方差无失真响应(minimum variance distortionless response, MVDR)算法和频率重采样技术的适用于多频雷达信号的多普勒处理方法。在接收时,多频信号分成多个独立分量,重采样技术被创新性地用来获取更多的独立样本数,使得获取一个有效的协方差矩阵成为可能。这样,常规的利用协方差矩阵进行真实功率谱估计的MVDR方法能够用来进行目标检测和多普勒分辨。仿真结果证明,提出方法的多普勒性能显著优于传统的傅里叶分析方法。     

一种机载多频多通道雷达空频联合设计方法

单频多通道雷达系统难以同时兼顾更大的不模糊速度和更好的最小可检测速度,多频多通道系统是解决该问题的一种有效途径。但是,天线布阵方式和中心频率组的选择会影响动目标检测性能,需对收发天线形式和多频组合方式进行优化设计。以最小化不可测速区间为目标,提出一种空频联合优化方法。该方法通过阵列排布的归一化处理实现天线布阵方式和多频的联合优化,相较于先空后频级联优化方法,在方位孔径长度、频率带宽受限下可显著减小盲速和不可解模糊速度区间。仿真结果验证了该算法的有效性。     

毫米波阵列雷达近场动目标参数估计算法

在毫米波连续波阵列雷达系统中,根据近场各动目标多普勒频率的不同,提出了一种近场动目标多普勒频率、距离及方位三维参数估计算法。首先采用全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform, apFFT)方法估计回波信号频谱,并使用相位差频谱校正法对目标多普勒频率进行校正。全相位FFT方法所得相位谱为信号的初始相位,各通道之间对应信号的相位关系包含了目标的位置信息,采用二维多重信号分类(two dimensional multiple signal classification, 2 D MUSIC)方法就可从各目标对应多普勒频率的复幅度中估计出目标的距离及方位参数。计算机仿真结果证明了该算法的有效性。     

Blind channel estimation for multiple antenna OFDM system subject to unknown carrier frequency offset

The problem of channel estimation for multiple an- tenna orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） systems subject to unknown carrier frequency offset （CFO） is addressed. Multiple signal classification （MUSIC）-Iike algorithm, which generally has been used for direction estimation or frequency estimation, is used for channel estimation in multiple antenna OFDM systems. A reduced dimensional （RD）-MUSIC based algorithm for channel estimation is proposed in multiple antenna OFDM systems with unknown CFO. The Cramer-Rao bound （CRB） of channel estimation in multiple antenna OFDM systems with unknown CFO is derived. The proposed algorithm has a superior performance of channel estimation compared with the Capon method and the least squares method.     

弹载平台聚束SAR成像脉冲重复频率设计

针对弹载平台高速、非水平非匀速直线运动和对目标区域大斜视角观测的特点,对影响脉冲重复频率（pulse repetition frequency,PRF）设计的模糊性限制、发射脉冲的遮掩、天底回波干扰等主要因素进行了详细分析,推导了平台非理想运动和视角状态下最大瞬时多普勒带宽和天底回波可忽略的速度俯仰角范围的简单表达式。提出了一种基于穷举法的聚束合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）成像导引头PRF设计方法,该方法在同时满足距离和方位上不模糊的情况下,发射最少个数的PRF实现对雷达波束覆盖区域无距离遮挡观测。通过仿真产生的聚束SAR成像导引头弹道,验证了分析的正确性和设计方法的有效性。     

低截获MIMO雷达改进MUSIC算法

在军事领域中,机载多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达既要探测机动目标,又要防止被截获接收机侦收.针对这一问题,提出了低截获的单基地非均匀阵列MIMO雷达改进多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法.通过对MIMO雷...     

Target estimation using MIMO radar with multiple subcarriers

This paper analyzes the effect of waveform parameters on the joint target location and velocity estimation by a noncoherent multiple input multiple output (MIMO) radar transmitting multiple subcarriers signals. How the number of subcarriers influences the estimation accuracy is illustrated by considering the joint Cramer-Rao bound and the mean square error of the maximum likelihood estimate. The non-coherent MIMO radar ambiguity function with multiple subcarriers is developed and investigated by changing the number of subcarriers, the pulse width and the frequency spacing between adjacent subcarriers. The numerical results show that more subcarriers mean more accurate estimates, higher localization resolution, and larger pulse width results in a worse performance of target location estimation, while the frequency spacing affects target location estimation little.     

一种Frank码脉压信号的检测与参数估计方法

针对低截获概率(LPI)雷达中常用的一类多相编码(polyphase codes)信号(Frank码,P1,P3,P4码)的截获问题,研究了基于Radon-Wigner变换(RWT)的检测与参数估计方法。该方法利用这类多相编码信号具有与线性调频(LFM)信号相似的Wigner-Ville分布(WVD)的特性,通过Radon变换提取信号特征,同时实现信号的检测和参数估计。给出了应用该算法的具体步骤,分析了算法性能。以Frank码信号为例进行的仿真证明了该方法用于多相编码信号的联合检测与参数估计的有效性。     

一种多相编码脉压信号的检测与参数估计方法

针对低截获概率雷达中常用的一类由频率导出的多相编码信号（P1、P2、P3、P4及Frank码）的截获问题,研究了基于积分二次相位函数的检测与参数估计方法。该方法利用此类多相编码信号的二次相位函数在时间-调频率平面仅为一条平行于时间轴直线的特点,通过积分二次相位函数获得能量积累,完成信号检测的同时实现了信号调频率参数的估计。分析了检测统计量的输出信噪比性能,给出了算法的接收机工作特性曲线和检测性能曲线,仿真分析了算法的参数估计性能。     

基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计

跳频通信的应用大大提高了军事装备的抗干扰和抗截获能力,使得跳频对抗技术面临严峻的挑战。为解决传统形态学跳频信号参数估计方法中结构元素选择困难问题并提高估计精度,提出了一种基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计方法。首先,对跳频信号进行短时傅里叶变换获取谱图。然后,从其时间轴投影中获取结构元素尺寸的知识, 设计自适应形态学滤波器抑制谱图噪声, 提取跳频图案初步估计跳频参数。最后, 引入最小二乘估计方法, 对跳频周期和跳变时刻进行精估计。仿真结果表明,此方法能够同时估计出跳频频率、跳频周期和跳变时刻, 不需要其中某一种参数作为先验条件, 在复杂的通信环境也能够保持良好的估计性能。