频控阵MIMO雷达的目标数与方位参数联合估计方法

针对频控阵MIMO雷达定位多个目标时,需要目标数先验信息,且多维参数估计计算量大的问题,提出了一种联合估计方法。该方法利用频控阵MIMO的角度与距离依赖性,将目标数与方位参数估计转化为空间谱上的多峰优化问题;设计了一种基于密度的多峰差分进化算法对其进行求解,降低了计算量且不需要单独的目标数估计算法。仿真结果表明,所提方法的目标数和方位参数估计性能均优于已有方法,突破了已有方位参数估计方法的应用局限,可以无量化误差地得到最优方位估计结果。     

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。      

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。      

频控阵雷达：概念、原理与应用

频控阵雷达是近年来提出的一种新体制阵列雷达技术,它能够形成具有距离依赖性的发射波束,克服了传统相控阵雷达不能有效控制发射波束的距离指向问题,并具有很多独特的应用优势。该文系统地介绍频控阵雷达的概念、原理和应用特点,全面梳理国内外关于频控阵雷达技术的研究文献,系统性地总结归纳频控阵概念、基本原理及其雷达应用特点等几个方面的研究现状,并分析频控阵雷达未来的应用前景和亟待解决的关键技术问题。     

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。      

基于稀疏表示的频控阵MIMO雷达多目标定位

针对频控阵多输入多输出（MIMO）雷达,提出了一种基于压缩感知稀疏表示思想的目标定位算法。首先回顾了 MIMO 雷达和频控阵的特点,进而研究了频控阵 MIMO 雷达的性质,它不但可以具有MIMO 雷达的优点,而且能够感知目标的距离维信息,同时针对频控阵 MIMO 雷达接收数据模型进行数学建模,并把目标定位问题表示成稀疏表示框架下的代价函数。最后利用凸优化工具对代价函数进行优化求解,由所得稀疏权向量中的非零元素索引映射出目标的方位和距离信息。与现有的经典 MUSIC 算法相比,具有更好的定位性能,计算机仿真结果证明了所提算法的有效性。     

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。      

基于Zadoff-Chu序列的频控阵稳健波束成形方法

不同于传统相控阵,频控阵（Frequency Diverse Array,FDA）在所有阵元间引入频率偏差,可以生成具有精准指向特性的点状辐射方向图,有效克服传统相控阵方位角相关性导致的接收方向射频信号安全性下降的问题。作为与传统相控阵的本质区别,FDA阵元频偏设置直接影响FDA辐射方向图的形状。为了生成理想的点状方向图,提出了一种Zadoff-Chu FDA（ZC-FDA）稳健波束成形方案,利用Zadoff-Chu序列调整阵元频偏,消除FDA辐射方向图周期性,抑制距离-方位角耦合性。与现有FDA系统相比,ZC-FDA方案在理想点状辐射方向图生成和波束旁瓣水平抑制方面具有明显优势。     

一种频控阵鉴别距离欺骗目标方法的优化

针对一种雷达使用频控阵模式发射信号、相控阵模式接收信号的距离欺骗目标鉴别方法存在的不足,使用了一种干扰置零方法,使频控阵发射波束主瓣对准需鉴别目标位置处时其他待鉴别目标位于频控阵发射方向图的零陷上,避免了待鉴别目标若位于频控阵发射方向图较高旁瓣上时仍能使雷达收到其反射信号从而形成干扰的问题。针对常规频控阵方向图存在的距离?角度耦合问题,使用遗传算法对方向图进行优化,得到了具有更高分辨率的点状波束。将点状波束和干扰置零方法应用于距离假目标鉴别。计算机仿真结果表明本文的方法具有良好的假目标鉴别效果。     

频控阵雷达空距频聚焦信号处理方法

针对复杂环境下对低可观测运动目标探测的迫切需求,该文在系统回顾近几年频控阵雷达国内外发展现状、频控阵雷达阵列结构设计及波束形成、距离和角度的联合估计等技术的基础上,提出了基于空距频聚焦的频控阵雷达信号新方法。充分利用频控阵雷达提供的发射波形自由度、阵元位置自由度、波束方位与距离相关性以及凝视观测的特点,即在空间(角度)、距离和频率(多普勒)的灵活自由度和能量集性,实现空-距-频聚焦和联合参数估计。仿真分析表明该方法具有提高复杂环境下雷达微弱动目标检测和参数估计的潜力,在杂波和干扰抑制、动目标精细化处理等方面有广阔的应用前景。      

基于频率分集阵列的机载雷达距离模糊杂波抑制方法

针对机载预警雷达运动目标存在距离模糊的问题,该文提出一种基于频率分集阵列体制的空时自适应处理(STAP)距离模糊杂波抑制方法。该方法利用频率分集引入的距离维可控自由度,将距离模糊数反映到信号的导向矢量中,通过将不同距离模糊区域的杂波和目标信号在空间频率域实现分离,并在不同的距离模糊区实现杂波抑制。该方法仅在一个脉冲重复频率下即可实现运动目标检测和距离解模糊,大大提高了机载雷达系统的性能。仿真实验验证了该文方法的有效性。     

基于强化学习的频控阵-多输入多输出雷达发射功率分配方法

当前电磁环境日益复杂多变,新式干扰手段层出不穷,对雷达系统带来了极大的挑战和威胁。该文引入频谱干扰模型并提出了一种在频控阵-多输入多输出(FDA-MIMO)雷达与干扰机动态博弈框架下基于强化学习(RL)的发射功率分配优化方法,使雷达系统能够获得最大的信干噪比(SINR)。在此基础上,构造了频谱干扰模型。其次,雷达和干扰机之间存在一种Stackelberg博弈关系,且将雷达作为领导者,干扰机作为跟随者,建立动态博弈框架下的发射功率分配优化模型。采用深度确定性策略梯度(DDPG)算法,结合功率约束设计了奖赏函数,对雷达发射功率进行实时分配来获得最大的输出SINR。最后,仿真结果表明,在雷达与干扰机博弈的框架下,所提优化算法能够有效地对雷达发射功率进行优化,使雷达具备较好的抗干扰性能。     

基于NDFT的步进频率雷达信号处理

步进频率脉冲信号可以在发射较小瞬时带宽信号情况下，通过脉冲压缩而合成分辨率较高的距离像，因而在高分辨雷达系统中得到广泛的应用。但是，直接采用DFT方法合成距离像．其分辨性能并不理想。利用Chirp-z方法也存在一些缺点。本文提出了利用非均匀傅里叶变换(Nonuniform Discrete Fourier Transform，NDFT)方法来处理频率步进信号以改善雷达的分辨性能，解决了直接利用DFT方法和Chirp-z方法合成目标距离像时所存在的问题。文中给出了NDFT的定义及在重点观测区域内的采样方法，进行了针对多种情况的仿真实验。仿真结果显示，利用NDFT进行处理可以明显改善步进频率雷达的距离分辨性能。     

基于非单调递增频率偏移的混合相控阵MIMO雷达目标跟踪方法

现有雷达系统在目标跟踪时所形成的波束仅与目标方向有关,无法实现信号发射能量在特定距离和方向上的聚焦。针对上述问题,该文将频率分集阵(Frequency Diverse Array, FDA)与MIMO雷达相结合,提出一种基于非单调递增频率偏移的混合相控阵MIMO雷达目标跟踪方法。该方法利用阵元间非单调递增频率偏移,形成基于距离和方向的2维发射方向图,不仅消除了一般FDA阵列方向图在距离上的周期性,而且实现了方向图在距离和方向上的解耦合,使雷达能够形成基于距离和方向的2维点状跟踪波束。通过利用混合相控阵MIMO雷达的发射增益和波形分集特性,进一步提高目标跟踪性能。利用MUSIC算法对所提方法进行实验仿真和对比分析,分别验证了所提方法目标跟踪及抗干扰的有效性。     

一种提高阵列处理分辨力的新算法

为了改进分辨力,本文提出了一种新的阵处理方法,此法基于一种新的阵几何与空间滤波器,这种阵几何有效地增加了阵孔径,为了避免空间频率的混叠,空间滤波器能提高有效信噪比(SNR)。模拟结果表明本文方法较之现有谱估计方法有明显改进。     

基于光学区雷达目标频率响应的结构成像与目标识别的研究

本文首先根据多散射中心理论与局部谐振原理，建立了雷达目标在光学区阶梯频率波形激励下的响应方程。在这种方程中，每个散射中心的局部瑞利或谐振响应曲线用各种不同的近似模型去逼近；然后导出了从目标的限带响应数据中抽取目标空间特征的结构成像方法，所得到的目标准二维图像既揭示了目标在宽带波形激励下的距离响应特征（即一维距离像），又反映了目标各局部散射中心的几何类型特征，可用于雷达目标的识别。     

综合二重最小二乘被动定位算法

本文介绍了一种被动定位算法，它利用二重最小二乘法的基本原理，用较短时间内的多次测量结果进行综合测量计算，提高定位计算的精度，文中给出了四种相应的定位公式，并通过计算机模拟比较了它们的性能，这种定位方法适应性强，很有实用价值。     

基于压缩感知的定位新型UWB信号抽样方法

Ultra-wide-band (UWB) signals are suitable for localization, since their high time resolution can provide precise time of arrival (TOA) estimation. However, one major challenge in UWB signal processing is the requirement of high sampling rate which leads to complicated signal processing and expensive hardware. In this paper, we present a novel UWB signal sampling method called UWB signal sampling via temporal sparsity (USSTS). Its sampling rate is much lower than Nyquist rate. Moreover, it is implemented in one step and no extra processing unit is needed. Simulation results show that USSTS can not recover the signal precisely, but for the use in localization, the accuracy of TOA estimation is the same as that in traditional methods. Therefore, USSTS gives a novel and effective solution for the use of UWB signals in localization.     

基于均匀圆阵的宽带相干LFM信号定位方法

本文提出一种基于均匀圆阵的宽带相干LFM信号定位方法。首先,算法根据LFM信号在分数阶傅里叶域的能量聚焦性,对接收信号做分数阶傅里叶变换,实现宽带信号的窄带化处理;其次,利用圆阵的虚拟轴向平移形成的相位差构造空间平滑矩阵,完成相干信号的解相干处理;最后,对空间平滑矩阵进行奇异值分解得到相邻阵元接收数据的相位差,结合相位差反演参数估计算法得到二维角度参数估计的闭式解。仿真实验验证了算法对宽带相干LFM信号定位的有效性。