二维调频FDA 雷达特性分析

对频率分集阵列(FDA)雷达的概念进行了延伸,提出了带有脉冲维调制的二维FDA 阵列雷达,分析了二维FDA 雷达天线方向图的形成,研究了波束指向随距离和时间的变化规律。针对其在机载探测领域中的应用,仿真分析了杂波分布特性,给出了在杂波背景下检测目标,提升目标信杂噪比的方法。二维调频FDA 设计理念为机载雷达在杂波背景下检测目标提供了新思路。     

现代移动通信中发射分集技术研究

基于发送端多天线系统的发射分集技术是现代移动通信系统中抗信道衰落影响的一项关键技术。全面介绍发射分集技术的概念和实现方式,利用频率、时间、空间、极化、角度、调制等各种无线资源均可实现有效的发射分集方案,并且详细分析了各类典型的发射分集技术的特点和性能,理论分析有助于推广多天线发射分集系统在实际通信系统中的进一步应用。     

基于固定与对数频偏的频率分集阵列雷达波束特性研究

常规频率分集阵列(FDA)雷达相较于传统相位控制阵列雷达具备独特的距离-角度均相关的波束特性,近年来多种不同形式的FDA雷达得到了广泛关注与深入研究,文中对基于固定频偏和对数频偏的FDA雷达波束特性进行了较为详细的分析,利用MATLAB 对两种形式的FDA雷达波束特性进行了仿真与比较。结果表明,通过改变阵元间的频偏形式、频偏量大小等,能有针对性地形成满足雷达不同探测需求的FDA雷达波束特性,能适应多变的探测环境和抑制干扰、提高目标探测能力。     

天线阵列近场FDA技术研究

频率分集阵（FDA）是近年来提出的一种阵列信号处理新技术，它能够形成具有距离?角度相关性特征的辐射合成波束，克服传统相控阵天线不能有效控制波束的距离?角度指向的难题，此外还有很多独特的应用优势，成为未来先进雷达发展的重要技术方向之一。本文在传统频率分集阵列研究的基础上，提出了适应天线阵列近场条件的FDA新数学算法，针对阵列近场条件，首先利用经典近场的菲涅尔近似以及新近提出基于差分迭代近似两种方法推导，得到近场FDA波束的不同表达新算法结构，其次针对新提出算法的数学关系式中距离、角度等关键参数特征分析，针对其中距离?角度耦合关系等深入讨论，再次开展数值计算和算法仿真对比，实验结果表明：新提出的算法解决了FDA近场条件使用的模型条件限制，算法较好地解释了近场时距离?角度参数非线性耦合或独立关系，可以较好地支撑未来天线阵列近场，FDA各种应用的深入分析与研究需要。     

相关衰落信道下闭环发射分集方案的性能分析

未来移动通信系统采用的关键技术之一是发射分集技术，如WCDMA标准中采用了一种称作闭环发射分集的方案，用于下行信道传输。闭环发射分集方案使用了前向信道的相位与幅度的部分信息来选择天线的加权系数，在信道时变速率较小时，闭环发射分集的性能优于开环发射分集方案。在一般情况下，假设两个发射天线之间距离足够大，各个发射天线到接收天线的信道是不相关的，在基站这种假设是合理的。但如果在上行信道传输中(移动台到基站)应用闭环发射分集技术时，天线之间不相关的假设很难满足。本文基于对移动台配置多天线并应用闭环发射分集技术的考虑，研究在相关瑞利衰落信道下闭环发射分集技术的性能。蒙特卡罗仿真给出了不同相关系数下的性能曲线，并得出一个具有指导意义的结论。     

一种非线性频偏的FDA-MIMO雷达相干目标参数估计算法

目前大多FDA-MIMO雷达的目标定位问题研究都集中在线性频偏体制下,包括对相干目标的位置参数估计。然而,却鲜有学者针对非线性频偏FDA-MIMO雷达的相干目标定位问题做出研究。针对这一问题,提出了一种针对非线性频率偏移量的单基地FDA-MIMO雷达相干目标定位的角度和距离参数估计方法。首先对FDA-MIMO阵列接收天线的数据张量进行模式2展开;然后对展开的矩阵数据进行特征值分解获取噪声子空间;最后利用FDA发射阵列流型矢量构造搜索函数,实现相干目标参数定位。进行了多次Monte-Carlo实验,得到了参数估计均方误差,数值仿真实验结果表明所提算法能有效实现相干目标定位,算法具有较好的可靠性和稳定性。     

基于DQN和功率分配的FDA⁃MIMO雷达抗扫频干扰

频率分集阵列（Frequency Diversity Array, FDA）雷达由于其阵列元件的频率增量产生了许多新的特性,包括其可以通过发射功率分配进行灵活的发射波形频谱控制。在以扫频干扰为电磁干扰环境的假设下,首先,通过引入强化学习的框架,建立了频率分集阵列?多输入多输出（Frequency Diversity Array?Multiple Input Multiple Output, FDA?MIMO）雷达与电磁干扰环境交互模型,使得FDA?MIMO雷达能够在与电磁环境交互过程中,感知干扰抑制干扰。其次,本文提出了一种基于深度Q网络（Deep Q?Network, DQN）和FDA?MIMO雷达发射功率分配的扫频干扰抑制方法,使得雷达系统能够在充分利用频谱资源的情况下最大化SINR。最后,仿真结果证实,在强化学习框架下,FDA?MIMO雷达能够通过对发射功率分配进行优化,完成干扰抑制,提升雷达性能。     

一种改进传输方法的分层空时码

根据频率分集技术的特点,提出了一种新的分层空时码传输方法.在发射端,采用不同的天线,利用不同的频率发射信息;在接收端,采用不同的接收天线来接收不同发射天线发射的信息,即采用"一对一"的传输方式.仿真结果表明,该方法与已有的典型传输方法相比,在接收端同样采用最大似然准则译码,可大大加快译码的速度.     

波形分集阵雷达抗欺骗式干扰技术

本文从单基地雷达抗干扰的应用需求出发,分析了现有单基地雷达体制抗干扰的现状以及面临的困难.针对欺骗式干扰对抗的难题,提出了基于新体制波形分集阵雷达的抗主瓣方向欺骗式干扰思路,利用频率分集阵（Frequency Diverse Array,FDA）多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）雷达发射维自由度,实现真实目标和转发假目标在发射维度的区分,在部分先验知识的条件下,初步论证了FDA-MIMO雷达抗欺骗式干扰特别是主瓣欺骗式干扰的可行性.同时考虑转发式欺骗干扰在时间维的伪随机特性,提出了基于多假设检验的干扰样本挑选方法,大大提高了干扰协方差矩阵的估计性能.最后给出了FDA-MIMO雷达抗主瓣欺骗式干扰的分析与仿真结果.     

密度锥削阵FDA雷达方向图特性分析

频率分集阵列（Frequency Diverse Array, FDA）雷达其波束具有时间 距离-角度三维相关性,使其在主瓣干扰抑制、欺骗干扰、真假目标识别等领域有着传统相控阵雷达无法比拟的优势。阵列结构和非线性频控函数设计是实现FDA辐射能量空间聚焦的主要方式。考虑到现有基于一维线阵的研究文献中较少有关于不等间距阵列的特性分析,本文将密度锥削阵与FDA结构相结合,仿真验证了密度锥削阵FDA与相控阵（Phased Array, PA）、一维均匀线性FDA（Uniform Linear Array FDA, ULFDA）、对数FDA（log-FDA）相比的阵列性能优势。同时,仿真分析了密度锥削阵FDA间距递增因子、非线性频控函数设计对其阵列方向图的性能影响。     

频控阵雷达技术研究进展综述

由于频控阵雷达具有距离依赖性和时变性的阵列因子,能够克服传统相控阵雷达阵列因子缺失距离变量和多输入-多输出雷达发射阵列增益损失的缺点,但是,频控阵雷达在系统理论、信号处理和应用实现等方面仍存在诸多待解决的研究问题。该文分析了频控阵雷达技术的概念、内涵与外延,梳理了近五年来国内外关于频控阵雷达技术及其应用方面的最新研究进展,论述了频控阵雷达干扰与抗主瓣干扰、模糊杂波抑制与盲速目标检测以及定位欺骗方面的应用优势,并讨论了频控阵雷达技术的未来融合化发展趋势。      

频控阵雷达技术及其应用研究进展

与传统的相控阵只形成方位角依赖性的发射波束不同,频控阵通过在阵元间采用一个小频差来实现波束的自动扫描功能。频控阵能够形成具有距离依赖性和时变性的发射波束,克服了传统相控阵阵列因子不包含距离和时间变量的缺点,因而带来很多独特的应用优势。该文在作者的“频控阵雷达:概念、原理与应用”(《电子与信息学报》,2016, 38(4): 1000–1011)基础上,简要介绍频控阵雷达的基本原理,全面梳理近3年来国内外关于频控阵雷达技术及其应用方面的最新研究进展,讨论几种新的频控阵雷达技术应用前景,主要包括雷达对抗和雷达-通信一体化应用,并指出目前亟待研究解决的波束时变性、有效接收机设计、自适应信号检测与估计和原理样机研制等几个关键问题。      

MIMO雷达正交相位编码信号设计及分析

针对MIMO雷达发射正交波形的要求,提出一种采用相位编码设计MIMO雷达信号的方法。该方法采用遗传优化算法,设计产生一组正交相位编码信号,并分析该组信号的自相关和互相关特性。文章最后分析了采用正交相位编码信号设计MIMO雷达信号存在的一些问题。     

结合SBL的双脉冲频控阵雷达离网目标定位方法

目标定位是雷达信号处理中一个具有重要理论意义与实际意义问题。为解决频控阵雷达传统的目标定位算法存在计算量大、目标真实位置偏离空间离散采样网格等问题。本文将频控阵雷达特性与离网稀疏贝叶斯模型结合提出了基于稀疏贝叶斯学习的双脉冲频控阵雷达离网目标定位算法。频控阵雷达发送两个脉冲,其频率偏移量分别为零和非零,然后基于离网稀疏贝叶斯模型估计目标的方位角与斜距。这种方法可以理解为当频控阵雷达以零频偏发射脉冲时,在角度域中检测目标,然后通过适当选择非零频率偏移量在距离域中对目标定位。仿真结果表明,即使在较粗糙的采样网格下,该算法也能保持较高的估计精度,显示了其优于传统算法的优势,证明了该方法的有效性与可靠性。      

Reduction of sidelobe levels in multicarrier radar signals via the fusion of hill patterns and geometric progression

Multi-carrier waveforms have several advantages over single-carrier waveforms for radar communication. Employing multi-carrier complementary phase-coded (MCPC) waveforms in radar applications has recently attracted significant attention. MCPC radar signals take advantage of orthogonal frequency division multiplexing properties, and several authors have explored the use of MCPC signals and the difficulties associated with their implementation. The sidelobe level and peak-to-mean-envelope-power ratio (PMEPR) are the key issues that must be addressed to improve the performance of radar signals. We propose a scheme that applies pattern-based scaling and geometric progression methods to enhance sidelobe and PMEPR levels in MCPC radar signals. Numerical results demonstrate the improvement of sidelobe and PMEPR levels in the proposed scheme. Additionally, autocorrelations are obtained and analyzed by applying the proposed scheme in extensive simulation experiments.     

集中式MIMO雷达研究进展：正交波形设计与信号处理

集中式多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）雷达通常利用正交波形增加发射波形自由度,采用数字阵列拓展空间收发自由度,使得雷达接收机的天线孔径获得明显扩展,最终带来空间分辨率、测角精确度、杂波抑制能力等大幅度提升。但是,这些性能提升的前提是发射波形具有正交特性。事实上,在实际应用中,在不牺牲时域/频域资源情况下,受限于时宽带宽积,无法获得完全正交的波形集合,从而限制了MIMO雷达系统性能。本文对集中式MIMO雷达正交波形复用的技术原理进行了系统回顾,分别归纳了三种快时间发射波形设计方法：时分复用（Time Division Multiplexing, TDM）、码分复用（Code Division Multiplexing,CDM）和频分复用 （Frequency Division Multiplexing, FDM）,以及两种慢时间发射波形设计方法：多普勒分复用（Doppler Division Multiplexing,DDM）和随机相位编码波形,并对其优缺点进行对比。同时,对快时间MIMO和慢时间MIMO的信号处理流程进行归纳综合,给出基于匹配滤波的集中式MIMO雷达统一信号处理框架。为了展示不同波形对成像性能的影响,本文给出了基于三维匹配滤波的MIMO雷达成像结果。最后,结合实际应用问题,指出当前MIMO雷达面临的技术难点和发展趋势。     

MIMO Radar Ambiguity Properties and Optimization Using Frequency-Hopping Waveforms

The concept of multiple-input multiple-output (MIMO) radars has drawn considerable attention recently. Unlike the traditional single-input multiple-output (SIMO) radar which emits coherent waveforms to form a focused beam, the MIMO radar can transmit orthogonal (or incoherent) waveforms. These waveforms can be used to increase the system spatial resolution. The waveforms also affect the range and Doppler resolution. In traditional (SIMO) radars, the ambiguity function of the transmitted pulse characterizes the compromise between range and Doppler resolutions. It is a major tool for studying and analyzing radar signals. Recently, the idea of ambiguity function has been extended to the case of MIMO radar. In this paper, some mathematical properties of the MIMO radar ambiguity function are first derived. These properties provide some insights into the MIMO radar waveform design. Then a new algorithm for designing the orthogonal frequency-hopping waveforms is proposed. This algorithm reduces the sidelobes in the corresponding MIMO radar ambiguity function and makes the energy of the ambiguity function spread evenly in the range and angular dimensions.      

频控阵MIMO雷达中基于稀疏迭代的多维信息联合估计方法

传统MIMO雷达为了获得准确的距离信息不仅需要引入转移矩阵,而且需要积累更多的快拍数。针对该问题,该文提出了基于稀疏迭代的频控阵MIMO雷达多维信息（距离、角度和幅度）估计方法,该方法利用频控阵MIMO的发射导向矢量不仅与目标的方位角有关,同时也与目标的距离有关这一特性,通过优化加权lq范数（0 q 1）的目标函数,采用稀疏迭代优化获取目标的距离、角度和幅度信息。该方法仅需单次快拍,并在每次迭代中求解到了目标的多维信息,故不需借助优化工具获得目标信息。仿真显示,相比DAS,IAA和IAA-R,该方法在有效减少快拍数和处理数据的同时,获得了高分辨率的目标距离、角度和幅度估计性能。      

前视阵FDA-STAP雷达距离模糊杂波抑制方法

高重复频率前视阵机载雷达地杂波不仅存在严重的距离依赖性,而且存在距离模糊问题,传统空时自适应处理(STAP)方法在距离依赖和距离模糊同时存在时难以有效实现杂波补偿和杂波抑制。针对距离模糊下的机载雷达杂波抑制问题,该文提出一种基于频率分集阵列STAP雷达的距离模糊杂波分离与抑制方法。该方法利用频率分集阵列发射导向矢量的距离角度2维依赖性,通过空间频率域子空间投影实现距离模糊杂波的分离,然后对分离后的杂波分别进行距离依赖补偿,最终实现无模糊区域和模糊区域的杂波抑制和运动目标检测。仿真实验验证了该文方法的有效性。      

多频连续波雷达与角度-距离联合估计方法

频控阵（frequency diverse array）雷达存在角度和距离定位模糊的问题,基于频控阵与早期的多频连续波（multi-frequency continuous wave）雷达相同的测距原理,提出了改进的多频连续波雷达模型,通过采用相控阵接收的方式,克服了传统频控阵角度和距离定位模糊的问题.根据收发阵元数的不同,推导了四种配置下的信号模型,分析了多频连续波雷达相比传统频控阵可解耦角度与距离定位模糊的原因.新的多频连续波雷达实现定位的本质为三维多频估计问题,为此提出了一种基于迭代插值傅里叶系数（iterative interpolation Fourier coefficients））的角度-距离联合估计方法,理论分析了算法的性能.仿真结果验证了所提方案与算法的有效性.