LFM复合雷达信号性能分析

为了提高雷达的低截获性能有效地避免敌方的电磁干扰,保证雷达系统正常运行并提高其战场生存能力,提出了脉内线性调频子脉冲内二相编码的复合调制雷达信号.首先,利用构造形式与频谱特征,得出了复合信号的产生方式和时域、频域波形图,并对其模糊函数、速度自相关函数、距离自相关函数进行了公式推导与仿真,得出了复合信号的速度、距离分辨率表达式和模糊函数图;最后,与单一调制信号的模糊函数图进行对比,并分析出低截获性能.仿真结果表明,上述大时间带宽积的复合调制雷达信号具有较高的速度、距离分辨力,并且具有较强的抗干扰和抗截获能力.     

基于混沌理论的低截获概率雷达波形设计

为提高低截获概率雷达的射频隐身性能,提出了一种基于混沌理论的雷达波形设计方法。利用混沌信号的低截获性和良好的保密性,选取混沌logistic映射对传统调频信号进行优化,即用混沌序列去确定调频信号的频率变化,设计一种混沌调频信号。为验证波形性能,分别从抗截获能力、探测能力两个方面来衡量信号性能。理论分析来看,设计的混沌调频信号具有较大的时宽带宽积,能够较好地降低截获因子以提高隐身性能。仿真表明,在与几种经典的低截获概率雷达波形的性能比较中,该混沌调频信号的模糊函数图更接近“图钉形”,具有更好的测速测距精度。     

基于OFDM的雷达通信一体化共波形设计

为了减小通信信息对一体化波形模糊函数的影响,以连续波信号为基础,提出了一种基于扩频的多OFDM符号调制的雷达通信一体化信号模型,并分别从波形以及雷达模糊函数的角度对其进行分析。通过对通信信息预扩频后采用OFDM调制的方法,可显著改善一体化信号的模糊函数性能,降低距离维旁瓣。理论分析表明,一体化信号的距离旁瓣由所用伪随机编码序列的自相关、互相关特性及调制的通信信息共同决定,为波形的性能改进提供了指导方向。仿真结果表明扩频因子、子载波数目、数据长度的不同取值对雷达通信一体化信号的距离维模糊函数的旁瓣的影响,为优化一体化信号的性能提供依据。设计的雷达通信一体化信号模型可有效改善对通信信息和多普勒频移的敏感性,满足雷达探测波形要求。     

MIMO雷达正交波形集设计——线性调频-相位编码混合波形

提出了基于线性调频-相位编码组合波形的MIMO雷达正交波形集设计方法。与常规单载频子脉冲相位编码信号相比,线性调频-相位编码波形具有易于实现宽频带和高距离分辨率的优点;建立了MIMO雷达正交波形集优化模型,利用遗传算法进行组合优化,所得波形集不仅具有较低的互相关性,而且每个波形的自相关旁瓣也受到一定的抑制,波形集性能优于常规相位编码波形。仿真实验验证了理论分析的正确性和优化方法的有效性。     

基于连续混沌系统的低旁瓣雷达波形设计*

线性调频波(LFM)为了降低旁瓣而进行加窗处理,这导致信噪比损失;目前的非线性调频(NLFM)信号中有很多是离散混沌调频信号,自相关旁瓣也较高。针对这一问题,提出利用初始值优化过后的连续混沌系统的变量进行调频,可获得自相函数旁瓣低至-3953 dB的调频信号。仿真结果表明,相比于加窗后的线性调频信号、离散混沌调频信号和离散混沌调相信号,连续混沌调频信号具有更好的旁瓣抑制效果,并且保持了混沌信号固有的抗干扰性能（ECCM）。     

基于混沌的调频调相的多输入多输出雷达正交波形设计

针对混沌序列单一调频或调相波形存在波形复杂度低,限制了混沌信号可预测的概率、雷达的截获概率和抗干扰性能的问题,提出了基于混沌序列将频率和相位联合调制用于波形设计的方法。首先,对雷达信号进行混沌频率编码,即将一个脉冲分成一系列子脉冲,对不同子脉冲进行不同的频率调制。同时,在每个频率编码子脉冲内对波形的每个周期使用随机产生的初始相位。仿真结果表明,联合调频调相混沌雷达信号的自相关旁瓣峰值最大值达到-24.71 dB,相比调频混沌信号或调相混沌信号,其相关性性能有所提高。实验结果表明,联合调频调相混沌雷达波形结合调相和调频的优点,既具有调相信号的功率谱平坦的特性,又具有调频信号抗噪声干扰特性,为非常理想的探测信号。     

基于FPGA的雷达目标回波模拟器的设计与分析

现代脉冲体制雷达广泛采用线性调频、非线性调频和相位编码等脉冲信号调制方式;雷达目标回波作为一种脉冲调制信号,主要与调制方式、斜率、带宽和编码形式有关;通过分析雷达目标回波特点和雷达目标回波模拟器的实现方式,提出了一种基于FPGA的雷达目标回波信号模拟器方案;该方案采用DDS模拟器方法,利用EP2C8Q208C8N实现DDS功能;仿真结果表明该方案可便捷地生成频率范围为5～40MHz相位可控的常规波形、线性调频、非线性调频和相位编码脉冲调制信号。     

采用IMEA算法优化LFMCW雷达的调频特性

线性调频雷达物位计的调频特性直接影响着系统的距离分辨力和信噪比,通过提取零差拍信号的频谱特征,构造衡量调频线性度的评价函数,利用免疫思维进化算法对调频电压曲线分段端点进行寻优,获得非线性的调频电压曲线,来校正压控振荡器的非线性,优化系统的调频特性。实验结果表明,该方法具有良好的效果,在不增加任何硬件设备的基础上,可显著提高系统的调频线性度和信噪比。     

基于类Frank码的非连续LFM距离旁瓣抑制

为了在频率占用日益增多的自由空间中获得较大的带宽,需要将较多零星干净频段合并为系统的有效工作带宽。但是载波频率的跳变会引起接收基带信号的相位跳变,影响系统的分辨性能。针对非连续谱线性调频信号的接收基带信号相位跳变问题,提出了一种类Frank码型。利用该码型控制发射信号以及接收端信号的相位,可以补偿接收端基带信号的相位跳变。仿真结果表明,该方法可以压低模糊函数的旁瓣,解决距离模糊问题。     

混沌复合信号的脉冲多普勒雷达系统性能分析

面对复杂的电磁环境,现代战场要求雷达具有强的抗干扰特性,为在有效的距离内提高分辨率和测量精度,混沌信号是一种类随机性信号,具有良好的抗干扰和低截获概率特性.研究了一种混沌脉位和相位复合调制的脉冲压缩信号,其模糊函数是理想的图钉型,具有良好的距离和速度分辨力.提出了新型脉冲多普勒雷达系统处理方案,并基于SPW系统仿真平台,建立了新型脉冲多普勒雷达系统的仿真模型,对系统的抗干扰能力进行了理论分析和仿真,仿真结果表明,采用混沌脉位和相位复合调制脉冲压缩信号的脉冲多普勒雷达系统具有较强的抗干扰性能,混沌信号在雷达系统中有良好的应用前景.     

线性调频信号的一种新的频域脉压处理方法

线性调频波形由于多普勒性能突出，一直是一种在雷达中具有广泛应用的脉冲压缩波形，但是线性调频的距离旁瓣不够理想，强目标的旁瓣过高就有可能淹没弱目标的主瓣。该文根据线性调频信号的频谱结构，采用频域数字处理技术，提出了一种新的基于理想压缩脉冲的频域滤波器（SSF）设计方法，导出了可实现低的压缩脉冲距离旁瓣的条件。与其它方法相比，线性凋频信号由该文方法压缩后主副瓣比得到很大的提高，并且主瓣不会展宽，因此不影响距离分辨力。通过数学公式推导和计算机仿真表明，所提出的方法是正确的和可行的，而且步骤简单，运算量小，易于实现。     

高斯噪声下伪码-线性调频复合信号参数提取方法

针对目前雷达信号参数估计算法在某种环境中性能急剧下降,甚至失效的问题,提出一种基于多相滤波器组和高阶累积量联合处理的伪码-线性调频复合信号参数估计算法.该算法首先利用多相滤波器组实现信号在频域上快速均匀划分,然后对输出的每个子带信号进行三阶累积量对角切片的短时估计,有效抑制高斯噪声的干扰,并经过包络检波后得到复合信号完整的时频矩阵,最后通过时频图像的Radon变换和频率曲线的提取实现信号伪码数目、码元宽度、调频斜率、信号载频、带宽以及起止频率的提取.仿真结果表明,该方法在信噪比大于-11 dB时的估计精度较高.     

低信噪比损失的旁瓣抑制滤波器

提出一种具有低信噪比损失的旁瓣抑制滤波器设计方法.常规的旁瓣抑制滤波器通常以峰值旁瓣最低为设计目标,未考虑信噪比损失的控制.本设计先给出了滤波器信噪比损失的表达式,在设计目标函数时考虑了信噪比损失,按加权失配滤波法得到显式的滤波器系数迭代关系式.该方法适用于二相码、多相码、LFM信号和NLFM信号.对于LFM信号,在信噪比损失相同(均为1.4 dB)的情况下,本方法所得滤波器较之常规的频域加窗法,峰值旁瓣低5 dB以上;而在峰值旁瓣电平相近的情况下,信噪比损失只有1 dB.     

基于变步长算法的航天测控雷达多站跟踪技术研究

径向速度作为现代雷达测量目标特征的重要参量,提高对其的精确测量能力是目前航天测控领域重要的研究方向之一。实际上一台单脉冲雷达通常综合测距、速、角等功能,选取的重复频率不足以使雷达测速无模糊,因此必须进行解速度模糊操作。基于不变量嵌入法的解速度模糊技术更加成熟但解模糊的时间相对较长。变重复频率法能够有效的解速度模糊以获取精确值,但通过实验证明其进行的变频率操作与航天发射领域普遍运用的多站工作模式要求不相符,容易造成信号阻塞导致解速度模糊失败。在传统谱峰搜索方法基础上改进的变步长谱峰搜索方法通过区域搜索,改变检索步长的方式,在单站工作模式下检索7次获取谱峰所在区域,并利用频谱偶对称性质有效减少系统噪声的影响,极大的提升了解速度模糊效率和精度。在多站工作的模式下变步长搜索算法比传统搜索算法更具优势。     

基于伪随机码调制的车载激光雷达距离速度同步测量方法

针对双检测器激光雷达系统用于同步测量道路目标距离和速度时存在的成本高、回波利用效率低的问题,提出了一种基于伪随机（PN）码调制的脉冲式多普勒激光雷达结构模型,研究使用单个光外差接收器同步测量目标距离和速度的可行性并通过计算机仿真验证方法的性能。首先,给出激光雷达的系统模型,分析模型在脉冲方式下用于距离和速度测量时存在的问题;然后,讨论通过单个光外差接收器输出的电信号计算目标距离和速度的方法,即计算输出信号与本地调制码的相关函数确定激光飞行时间进而得出目标距离和使用非等间隔采样信号频谱分析方法确定输出信号的多普勒频率进而得出目标的速度;最后通过仿真验证所提出的方法可同时实现目标距离和速度的稳定检测。实验结果表明,在道路环境中该方法可实现目标距离和速度的稳定可靠测量,与直接检测系统相比,测量的灵敏度可提高10 dB以上,且与回波的到达时间、多普勒频率的大小无关。     

基于FDMA的超声波室内定位信标识别方法

在超声波室内定位的信标识别问题上,针对无线射频控制分配的信道策略复杂性高、定位滞后和基于码分多址(CDMA,code division multiple access)方法的自相关运算量巨大问题,提出基于频分多址(FDMA,frequence division multiple access)的超声波室内定位信标识别方法,令超声波具备信息携带能力.通过对信号调制技术的分析,在超声波频率响应范围内,利用不同频率的载波调制信源身份识别码,接收节点通过解调、匹配区分信号源进行定位.采用Simulink对多路信号传输过程以及调制与解调进行仿真,并用电路仿真发射、识别了编码.结果表明,FDMA方法能有效区分多路信号源互相干扰,准确恢复发射节点身份识别码,大大减少计算量,有利于定位效率的提高.     

希尔伯特黄变换在调制超声激励-光纤光栅传感损伤检测中的应用

相比于线性超声技术,非线性超声技术在微小损伤检测中的优势已得到广泛的认可.采用调制超声激励法,并利用布拉格光纤光栅(FBG)取代压电片实现调制超声响应的传感,使得整个系统更容易实现分布式检测.以铝制平板为对象,研究了FBG对超声的传感特性,建立了一个振动超声激励-FBG传感系统.利用希尔伯特黄变换对缺陷导致的非线性现象进行了分析,证实其既是调幅信号也是调频信号,因此在今后损伤分析研究中需同时考虑损伤对幅值和频率的影响.