基于MIMO直达波的无人机分布式相参雷达相位同步方法

分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar, DCAR)实现信号全相参的前提是相位同步,而各单元雷达的初始时钟参差、机动性引入的位置误差、本地振荡器的初始相位等因素均会导致DCAR相位不同步问题。为解决上述相位不同步问题,提出一种基于多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)直达波的无人机DCAR相位同步方法。该方法对各单元雷达接收的直达波,首先利用包络同步法联合双向时间比对的方式,估计出时间同步误差,再提出坐标线性变换法和偏移线性变换法用于各单元雷达位置误差的估计,并联合同一单元雷达分置辅助天线接收波以提高位置误差的估计精度。最后,利用误差估计值对直达波进行补偿,剩余相位即不同单元雷达收发对下的初相估计。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于滤波器网格失配的分布式相参雷达目标参数估计方法

针对分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar, DCAR)精确的目标参数估计问题,首先建立了以多普勒分复用(Doppler division multiple access, DDMA)波形作为发射波形、存在滤波器网格失配的DCAR信号模型,接着分析并验证了滤波器网格失配严重影响目标参数估计进而降低DCAR信号相参合成性能,最后提出了联合全局-局域搜索和基于稀疏傅里叶变换(sparse Fourier transform, SFT)的两种DCAR目标参数估计方法来降低滤波器网格失配,联合全局-局域搜索的方法通过对滤波器局域加密的方式降低网格失配。为了降低运算量,利用目标信号频率相对于整体频域是稀疏的特性,采用基于SFT搜索的方法通过梯度下降的方式避免滤波器的遍历搜索。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

分布式小卫星雷达阵列误差估计与校正方法

当前星载测量仪器难以获得分布式小卫星SAR系统相干处理的阵元位置测量精度,为此提出了一种可以直接从杂波数据中估计阵列误差的算法,进而可以对阵列误差进行有效的校正.该算法充分利用分布式小卫星SAR系统接收回波数据的空-时-频特点,具有简单、收敛快、估计精度高等优点.最后利用仿真验证了该方法的有效性.     

基于多波位杂波的通道相位误差估计方法

雷达的通道误差会影响杂波抑制效果和参数估计性能。为解决此问题,提出了一种针对机载扫描模式雷达的通道相位误差估计方法。首先对不同接收通道的杂波数据进行干涉处理,然后结合扫描角来求解通道相位误差。为了减小系统噪声影响,提高估计精度,选取主杂波内独立同分布的距离单元作为估计样本。另外,对多个波位的杂波求平均进一步降低了估计误差。机载雷达实测数据处理结果表明,该方法可以较好地补偿通道相位误差,并且可以显著提高系统的目标定位能力。     

共置天线的分布式相参MIMO雷达布阵优化研究

多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达与传统相控阵雷达相比,其最大优势在于由天线孔径空间卷积带来的更高的角度分辨力。将多部X波段相控阵雷达组成共置天线的分布式相参MIMO雷达可以实现更窄的波束宽度,但随之而来的是严重的栅副瓣问题。以降低MIMO雷达稀布阵旁瓣电平为目标,对共置天线的分布式相参MIMO雷达阵地布置进行优化。仿真试验结果显示粒子群算法应用到该最大最小问题是有效和稳健的。     

基于二维干涉式APES算法的分布式相参阵盲DOA估计

结合干涉雷达的天线结构和二维波达方向（direction of arrival, DOA）估计方法,提出一种基于二维干涉式幅相估计的分布式相参阵盲DOA估计算法。利用二维干涉式幅相估计算法的空间谱和模型阶数选择准则获得目标个数和目标方向余弦的粗估计;使用子阵间的相位中心偏移来获得目标方向余弦的精估计;针对分布孔径带来的测角模糊问题,采用双尺度解模糊算法实现分布式阵列的高精度方向估计。仿真结果验证了分布式相参阵的高精度测角性能及所提算法的有效性,也验证了分布阵DOA估计中存在基线模糊门限。     

基于LPFT-MUSIC的窄带多项式相位信号波达方向估计方法

基于局部多项式傅里叶变换（local polynomial Fourier transform, LPFT）,提出了一种新颖有效的窄带多项式相位信号波达方向估计算法。虽然LPFT比Wigner-Ville分布运算复杂,但该变换具有更优的瞬时频率估计能力、较低的交叉项影响,及处理多项式相位信号的能力。理论分析表明,本文方法的信噪比提升能力优于基于Wigner-Ville分布的传统时频子空间多重信号分类（multiple signal classification, MUSIC）法。仿真实验验证该方法的性能。     

幅度相位误差条件下的互质阵列DOA估计方法

针对基于互质阵列的欠定波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法在阵元幅相误差条件下性能急剧下降的问题, 提出一种基于校正阵元的互质阵列DOA估计方法。首先, 将阵列接收数据分解为两个子阵数据, 基于校正阵元对子阵分别进行幅相误差估计, 并将子阵幅相误差排序重组。然后, 对接收数据协方差矩阵进行误差补偿并扩展为高维的Toeplitz矩阵。最后, 基于矩阵填充理论对高维协方差矩阵进行空洞填充, 结合求根多重信号分类(root multiple signal classification, root-MUSIC)算法进行DOA估计。理论分析和仿真结果表明, 该方法可以实现互质阵列的幅相误差估计, 并通过误差补偿有效恢复幅相误差条件下的互质阵列DOA估计性能, 提高估计精度。     

基于相参积累的捷变频雷达系统相位误差估计与稀疏场景重构算法

针对系统相位误差导致的捷变频雷达目标回波信号相参积累性能下降问题,构建了系统相位误差下捷变频雷达目标回波信号相参积累模型,并基于目标的距离-速度二维稀疏性建立了最小e1范数优化模型,提出一种基于交替方向乘子法的系统相位误差估计与目标场景稀疏重构联合处理算法,实现了系统相位误差和目标参数的精确估计.仿真结果表明,在信噪比...     

基于ESPRIT算法的双基地MIMO雷达幅相误差分析

对于双基地多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）雷达,发射和接收阵列幅相误差耦合到一起,不易单独测量。针对阵列存在小扰动幅相误差的MIMO雷达,分别推导了借助旋转不变信号参数估计技术（estimating signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT）算法的到达角（direction of arrival,DOA）和离开角（direction of departure,DOD）的均方根误差（root mean square error,RMSE）与幅相误差关系表达式。与其他方法相比,ESPRIT算法可以将发射和接收阵列的幅相误差进行解耦,并且DOA和DOD的RMSE只与阵列相位误差相关,与阵列幅值误差无关。仿真结果表明,理论值和仿真实验值能够较好地吻合,验证了理论的正确性。     

Cramer-Rao bound and signal-to-noise ratio gain in distributed coherent aperture radar

This paper studies the estimation performance of the coherent processing parameter （CPP）, including time delay differences and phase synchronization errors among different apertures of the distributed coherent aperture radar （DCAR）. Firstly, three architectures of signal processing in the DCAR are introduced. Secondly, the closed-form Cramer-Rao bound （CRB） of the CPP estimation is derived and compared. Then, the closed-form CRB is verified by numerical simulations. Finally, when the next generation radar works in a fully coherent mode, the closed-form signal-to-noise ratio （SNR） gain of the three architectures is presented.     

Phase synchronization processing method for alternating bistatic mode in distributed SAR

In the distributed synthetic aperture radar(SAR),the alternating bistatic mode can perform phase reference without a synchronization link between two satellites compared with the pulsed alternate synchronization method.The key of the phase synchronization processing is to extract the oscillator phase differences from the bistatic echoes.A signal model of phase synchronization in the alternating bistatic mode is presented.The phase synchronization processing method is then studied.To reduce the phase errors introduced by SAR imaging,a sub-aperture processing method is proposed.To generalize the sub-aperture processing method,an echo-domain processing method using correlation of bistatic echoes is proposed.Finally,the residual phase errors of the both proposed processing methods are analyzed.Simulation experiments validate the proposed phase synchronization processing method and its phase error analysis results.     

基于MN-MEA算法的无人机载SAR相位误差补偿处理

无人机载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR),在成像中更容易受到运动误差的干扰,造成图像质量下降。利用三维空间坐标系的斜距方程分离,可以为无人机载SAR成像提供更多的信息,但该方法并未考虑无人机载SAR成像中的运动误差补偿问题。针对无人机载机动SAR成像的相位误差补偿问题,进行相关研究。结合子图像划分,提出了基于迭代分块处理和误差相位初值模型的改进牛顿最小熵(modified Newton minimum entropy, MN-MEA)相位误差补偿算法,进一步校正了残余空变性误差和运动误差,改善成像质量。     

基于MN-MEA算法的无人机载SAR相位误差补偿处理

无人机载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR),在成像中更容易受到运动误差的干扰,造成图像质量下降。利用三维空间坐标系的斜距方程分离,可以为无人机载SAR成像提供更多的信息,但该方法并未考虑无人机载SAR成像中的运动误差补偿问题。针对无人机载机动SAR成像的相位误差补偿问题,进行相关研究。结合子图像划分,提出了基于迭代分块处理和误差相位初值模型的改进牛顿最小熵(modified Newton minimum entropy, MN-MEA)相位误差补偿算法,进一步校正了残余空变性误差和运动误差,改善成像质量。     

基于二维积累的雷达分布式目标检测新方法

利用单元积累的思想,先在各个方位上提取目标散射中心后,对分布式目标进行一维化处理,然后对各个方位的目标散射中心能量进行非相干积累,得到了高斯背景中高分辨率雷达分布式目标的检验统计量。仿真结果表明,该方法较距离扩展目标检测方法的检测性能有明显改善,且其检测性能随着角分辨率的提高而进一步改善。此方法可用于信号级检测SARI、SAR等分布式目标。     

层析合成孔径雷达成像航迹分布优化方法

层析合成孔径雷达成像(tomography synthetic aperture radar, TomoSAR)将合成孔径原理用于高程向,通过不同入射角的多幅二维合成孔径雷达图像对高程向反射功率进行重建,从而实现三维成像。TomoSAR中,航迹分布是影响高程向重建的重要因素。针对高程向分布稀疏的情形,压缩感知方法被用于TomoSAR。基于压缩感知的TomoSAR中高程向重建质量取决于观测矩阵的性质,而航迹分布与观测矩阵的重构性能紧密相关。利用一种基于相关系数的观测矩阵优化准则,对航迹分布进行参数优化,从而在航迹数目一定的情况下,实现高程向的优化重建。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

双基地MIMO雷达相干脉冲串的参数估计性能

研究了双基地多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达发射相干脉冲串时的参数估计性能,推导对Swerling I和Swerling II目标的去波方向(direction of departure, DOD)、波达方向(direction of arrival, DOA)和多普勒频移联合估计的克拉美罗界(Cramer Rao bound, CRB),并分析发射脉冲为正交频分线性调频信号时,各参数对CRB的影响。结果表明对Swerling I和Swerling II目标的DOD和DOA均可做出较理想的估计,Swerling I目标更优,可较好地估计Swerling I目标的多普勒频移,但难以估计Swerling II目标的多普勒频移。