米波雷达最大似然超分辨测高技术研究

米波雷达垂直面波束比较宽,直达波与多径相干叠加导致垂直面波瓣分裂,波束比幅或DBF(数字波束形成)搜索的方法无法进行测高。介绍了最大似然算法原理,分析了米波雷达反射场的几何模型,提出了与阵列几何模型匹配的最大似然阵列超分辨测高方法,给出了算法的具体实现步骤,有效解决了米波雷达低仰角测高问题。针对试验米波雷达系统采集的实际回波,给出了DBF搜索、传统最大似然及该文算法的处理结果,试验结果也表明了该方法的优良测高性能。     

复杂多径信号下基于空域变换的米波雷达稳健测高算法

针对米波(VHF)雷达的复杂多径信号中散射分量的非高斯性严重影响测高的稳定性,该文提出了稳健的空域符号变换最大似然测高算法。该算法先对多维阵列快拍矢量进行空域符号变换处理,以抑制散射分量野值点对阵列协方差矩阵及其测高算法的影响,再计算符号协方差矩阵(SCM),然后根据符号协方差矩阵的映射等效性和特征空间不变性,将符号协方差矩阵应用到最大似然(SCM-ML)测高算法中,实现了稳健的米波雷达低角测高。该算法有效抑制了多径信号中散射分量和波束打地形成的强杂波的非高斯性,提高了米波雷达低角测高的稳健性。仿真结果和实测数据验证了算法的稳健性与有效性。     

基于块正交匹配追踪预处理的米波多输入多输出雷达测高方法研究

米波雷达具有很好的反隐身性能。多输入多输出(MIMO)雷达的波形分集具有高自由度特点,使MIMO雷达在检测和参数估计等方面具有更多优势,故米波MIMO雷达受到广泛研究。而测高是米波MIMO雷达最重要的问题之一。针对米波MIMO雷达测高问题,最大似然和广义多重信号分类方法是米波MIMO阵列雷达测高方法行之有效的算法,但其计算量大,工程中难以接受。该文提出一种基于块正交匹配追踪(BOMP)预处理的方法来降低计算量。首先对MIMO阵列接收数据稀疏化处理,然后通过数学操作将其变形至适合于BOMP算法的信号模型,然后利用粗栅格得到角度粗估计。并以此为初始值中心,取MIMO雷达波束宽度作为搜索范围。仿真结果表明该算法能有效降低搜索类测高算法的计算量。      

平面阵列米波雷达超分辨测高技术研究

针对形状不规则的平面阵列米波雷达由于各行天线阵元数不同引起较大的测高误差,提出一种增加导向矢量系数的改进最大似然超分辨测高方法,进而推广到所有的平面阵列米波雷达。该方法首先对各行天线接收的目标回波信号进行行合成,然后基于各行不同的天线阵元数来构造各行天线的幅度归一化导向矢量系数,并重新构建阵列导向矢量,最后使用最大似然超分辨算法进行测高处理。并通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法

基于时间反转（Time Reversal, TR）技术的米波多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）雷达能够有效利用反射波能量,较大地提升信噪比,但由于多径效应的存在,其采用均匀线阵信号模型时仍面临超低空目标测高精度下降以及测高误差随俯仰角变化起伏剧烈的问题。本文以降低多径效应的影响为目的,从阵列结构和算法实现两个方面出发,将稀疏阵列应用于米波TR MIMO雷达的低空目标测高。首先,本文建立了基于稀疏阵列的单基地米波TR MIMO雷达镜面反射信号模型,然后结合广义多重信号分类算法和最大似然算法,提出了适用于该模型的低空目标测高方法。最后,仿真实验表明,本文所提出的基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法具有更显著的结构优越性和更优的低空目标测高性能。     

阵列内插的波束域ML米波雷达测高方法

针对多径环境下低仰角目标角度估计的最大似然(ML)算法运算量大的问题,提出了一种能有效降低运算复杂度的米波雷达测高方法一基于阵列内插的波束域ML算法.首先对大间距的均匀线阵进行等间隔内插,对波束域变换存在的角度模糊问题实现了解模糊;通过无模糊的波束域变换将阵元接收的数据合成为少数几个波束域的数据;利用波束域的ML算法估计目标的仰角并计算其高度.该算法在获得与传统的ML算法相当的测角和测高精度的同时,运算量仅为传统ML的25%.计算机仿真和某米波雷达实测数据的处理结果验证了该算法的有效性和可行性.     

基于交替投影的DOA估计方法及其在米波雷达中的应用

由于低仰角目标回波中存在多径信号,使得米波雷达难以对低仰角目标进行高度测量,为此该文提出一种适用于多径信号情况下的波达方向估计的迭代方法。该方法将回波信号的相关矩阵,在各个信号子空间中交替投影,该方法可以同时对直达波和反射波进行精确的波达方向估计,并可以有效地对米波雷达中的低仰角低空目标进行高度测量。计算机仿真和某米波雷达实测数据的处理结果证实了该方法的有效性。Monte-Carlo试验结果表明在低仰角低空测高时,该方法具有比时空级联最大似然方法更好的性能。     

复杂阵地米波雷达低仰角测高算法研究

针对复杂阵地下的米波雷达低仰角测高问题,建立多径信号服从高斯分布源的阵列信号模型,提出一种基于多维交替投影的合成导向矢量最大似然算法。该方法将回波信号的相关矩阵,在各个模型参数中交替投影,该方法可以同时对直达波角度和多径信号分布源参数进行精确的估计,并可以有效地对低仰角低空目标进行高度测量。与现有的测高算法相比,该方法在复杂阵地下能有效进行目标高度估计。计算机仿真结果和实测数据处理结果证实了该算法的可行性。     

广义MUSIC算法在米波雷达测高中的应用及其改进

米波雷达波束较宽,多径信号的存在将会给雷达测高带来严重影响,并且多径信号与直达波信号是相干的,这就造成米波雷达测高比较困难。由于广义MUSIC算法为能直接处理相干信号的阵列超分辨算法,因此可以将该算法应用于米波雷达测高当中。该文在广义MUSIC算法的基础上,结合雷达测高的一些特点,提出一种新的算法。新算法不但降低了运算量,而且还具有良好的性能。计算机仿真结果证实了新算法的优越性。     

基于分数低阶矩的干涉阵列米波雷达稳健测高方法

限制米波(VHF)雷达低角测高性能的关键因素是波束宽及复杂多径反射信号。该文提出倒T形干涉式阵列以扩展阵列孔径和增加阵列自由度(DOF),并提出基于分数低阶矩(FLOM)的干涉阵列米波雷达低角稳健测高算法。该算法针对复杂多径信号中非高斯分布的散射分量,从理论上证明分数阶协变矩阵(CM)仍保留阵列流形结构特征,并结合2维空间平滑技术实现分数阶协变矩阵的解相干,再由双尺度酉ESPRIT算法实现稳健低角测高。最后从理论上提出干涉阵列的3区基线设计法。实验结果验证干涉阵列与测高算法的有效性与正确性,说明干涉阵列提高了低角目标分辨性能,也说明了分数低阶矩增强了低角测高算法的稳健性,并验证3区基线设计法的理论正确性。     

雷达低角跟踪环境下的最大似然波达方向估计方法

在时空级联最大似然算法的基础上,本文结合雷达低角跟踪的特点,提出一种新的目标仰角估计算法.该算法利用事先得到的目标距离信息和天线高度信息来得到目标直达波信号和多径信号之间的仰角关系,然后再对时空级联最大似然算法的似然函数进行一维搜索.与时空级联最大似然算法相比,新算法不仅运算量大大下降,而且还具有较好的性能.理论分析和计算机仿真结果都证实了新算法的优越性.     

三子孔径算法在米波雷达仰角测量中的应用

为了解决米波雷达仰角估计中的地(海)面多径反射问题,阵列超分辨算法得到了广泛重视,特别是MLE(最大似然估计)算法能够很好地解决多径相干源的测角(波达方向估计)问题。三子孔径算法(3SA)就是在MLE算法的基础上提出的一种算法,该算法在减少运算量的同时保持了较高的测角精度。在三子孔径算法的基础上,利用米波雷达仰角测量模型中目标信号与地(海)面多径反射信号(又称镜像信号)的几何关系,提出了改进的三子孔径算法。同时通过计算机仿真验证了改进算法要优于原始算法。     

一种基于ML算法及盲信道识别的DWPM系统

该文提出了一种基于ML算法及盲信道估计的离散小波包调制(Discrete Wavelet Packet Modulation,DWPM)系统.本文通过基于导频信号的盲信道识别方法,获得信道的状态信息,并且利用基于ZF(Zero Forcing)算法的H矩阵消除码间干扰,最后,利用ML(Maximum Likelihood)算法检测解调后的码元,并且通过仿真分析了该系统在多径衰落信道下的性能.仿真结果表明,该系统的性能要比传统的OFDM系统的性能好.     

An efficient Newton-type method for the computation of ML estimators in a uniform linear array

In the problem of estimating the angles of arrival to a uniform linear array, we present an efficient method to compute Maximum Likelihood (ML) estimations, based on the Modified Variable Projection (MVP) algorithm. In contrast to methods like Iterative Quadratical Maximum Likelihood (IQML) or the Iterative Method of Direction Estimation (IMODE), it is not based on a polynomial parameterization but on directly exploiting the Vandermonde structure through analytical tools like the Fast Fourier Transform (FFT), the geometric series summation formula, and Horner's synthetic division. The computational burden of the proposed method is significantly smaller than the burden of IMODE and of the Relaxation (RELAX) algorithm. Besides, it is shown that the computation of the ML estimation can be divided in a preliminary step in which a few FFTs are computed and an iterative step with a complexity that is independent of the array size.     

Altitude Measurement Based on Terrain Matching in VHF Array Radar

The multipath signal and direct signal lying within a beamwidth of a receiving antenna are highly correlated, which degrades the performance of DOA in a VHF array radar. Especially on rough terrain, the reflection centers of elements are not at the same horizontal plane; thus the variation of indirect wave path difference from each element with respect to the target’s depression angle is not linear. In this paper, we assume the two-path-component data model, with one direct component and one indirect component related to the ground reflection. This paper builds a highly deterministic multipath signal model which takes the curvature of the signal path and the terrain parameters of the reflection region into account based on the sphere model, gives calculation methods of the reflection coefficient and lengths of the direct path and indirect path, and proposes a synthetic steering vector super-resolution algorithm. The results for both simulated and measured data show that this method provides excellent performance in resolving the DOA problem in a multipath environment compared to the data model that only considers the flat-earth model.     

UWB中不可分离多径条件下的ML改进算法

UWB(Ultra Wideband)系统多用于室内环境中,其多径干扰非常严重,在这种情况下对信道进行精确估计是非常必要的,但同时也是非常困难的.在可分离多径情况下,最大似然算法具有比较好的性能.而在不可分离多径情况下,最大似然算法的性能很差,文中对ML算法进行了改进,可以比较理想的估出信道参数使其能够适用于不可分离多径环境.     

基于波束空间的米波MIMO雷达角度估计算法

针对米波多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达低仰角估计的问题,提出了一种基于波束空间的角度估计算法.结合米波MIMO雷达低仰角目标的回波特点,建立了同时考虑发射多径和接收多径的信号模型.算法首先在接收端形成多个接收波束,再利用发射信号进行匹配滤波,然后在接收端形成多...