非连续谱FMCW雷达信号分析与处理

高频地波雷达工作在干扰严重的高频段,系统很难找到一段连续寂净的工作频段.为提高雷达抗干扰性能,用几个不连续的干净频带来合成系统的有效带宽.分析了一种非连续谱线性调频雷达信号;根据信号特点采用先速度后距离的二维处理方式;通过对每段信号进行分解、相位补偿、重构的方法来消除由频率跳变所引起的距离旁瓣增高,谱峰分裂、偏移等影响.仿真结果表明了该方法能有效地抑制旁瓣,实现目标的二维分辨.     

MIMO天波雷达非连续谱正交相位编码波形设计

为提高MIMO天波雷达的发射波形的距离分辨力,以减小检测单元尺寸,改善信杂比和目标定位精度,针对MIMO天波雷达工作环境恶劣,干扰较多,寂静频带非连续的情况,用几个不连续的寂静频带来合成大的有效带宽,给出了两种非连续谱条件下正交相位编码波形的设计方法。采用产生满足特定频谱约束的相位编码信号的循环迭代算法生成,利用算法对初值的敏感性,设定不同随机初值,即可生成一组发射波形,仿真证明了该方法的有效性。通常谱约束越强,波形性能（自相关、互相关和分辨力等）越差,调节谱约束的强弱,即可得到满意的正交相位编码波形,所设计的波形充分利用了频谱资源,大幅提高了发射波形的距离分辨力。      

遗传算法实现非连续谱信号的最优频率编码

对非连续谱量化编码方案进行了研究，采用遗传算法实现了非连续谱FCP信号的最优频率编码，仿真结果表明遗传算法能够有效地找出非连续谱中最优的频带组合。     

小波包分析在雷达信号处理中的应用

现代雷达技术的一个重要发展方向是超宽带、多功能、智能化。提高识别系统的智能化,是雷达目标识别领域的一个关键性问题。雷达所发射的信号向宽带和超宽带扩展。传统的傅里叶变换对非平稳信号几乎无法处理,小波包理论将频带进行多层次划分,并能根据被分析信号的特征自适应地选择相应频带,使之与信号频谱相匹配。     

基于CLEAN算法的非连续谱线性调频中断波信号处理

高频地波雷达工作在电磁频谱密集的短波频段,为了提高雷达抗干扰性能,可利用若干个干净频段合成雷达的有效带宽。研究了一种非连续谱线性调频中断雷达波形,提出了针对这种雷达波形的二维信号处理方案。仿真结果表明：该方案能有效地抑制距离旁瓣,提高回波信号检测目标的动态范围。     

任意频谱结构的连续混沌调频雷达波形设计

 连续混沌调频雷达的发射信号采用连续混沌信号实现信号调频,其性能逼近噪声调频信号,避免了离散调频设计中存在的前提限制(如:脉冲持续时间长、频率跳变等).基于混沌动力学理论,提出了连续混沌调频雷达的波形设计方法.该方法根据连续混沌调频信号的动力学模型,设定时间尺度变换函数,调制处于正弦振荡的Colpitts电路频率,可实现任意频谱结构的目标波形输出.该文结合设计实例给出了具体的设计步骤,并分析了设计性能,仿真结果表明该方法是有效可行的.     

基于LTE信号的外辐射源雷达副峰特性及抑制方法研究

针对基于LTE信号的外辐射源雷达,首先根据LTE信号结构分析了其模糊函数的特性,解释了不同类型副峰的产生机理。然后,针对对探测性能有影响的两类副峰,提出相应的抑制算法:对于循环前缀副峰,提出数据非连续分块的快速互模糊算法;对于频谱不连续产生的副峰,提出频带合成和频域加窗的抑制算法。最终通过两种抑制算法的综合处理,得到LTE信号图钉状的模糊函数。该文工作为基于LTE信号的外辐射源雷达副峰抑制提供了新的方法。     

基于互信息的雷达通信频谱复用方法

针对雷达通信一体化的应用需求,本文提出了基于互信息的雷达通信频谱复用方法。首先,建立了雷达通信一体化系统的信号模型;其次,构建了基于互信息的雷达性能评价指标,并在此基础上以通信率为通信性能评价指标,建立了基于信息论相关理论基础的雷达通信一体化系统性能评价模型;接着,根据雷达接收信号与通信接收信号的频带复用程度将频谱分配模式分为传统频谱非复用和两种频谱复用模式,推导了雷达通信一体化系统在三种模式下的性能内界;最后,通过对三种模式下的系统性能及频谱资源需求量进行定量仿真评估,对比了频谱复用模式相对于传统频谱非复用模式的系统效能得益,验证了所提方法的有效性。      

准随机跳频信号的二维处理

高频雷达工作的波段十分拥挤,因而可用的连续带宽比较窄,雷达获得距离分辨力极为有限.为避开干扰频段能够提高系统带宽,本文采用了一种频带不连续的准随机跳频信号.并根据信号的特点,系统地提出了该信号的二维信号处理方案.仿真表明,这种方案具有解距离-速度模糊的能力,能有效地抑制最大距离旁瓣,较好地实现了距离速度二维分辨.     

一种基于软件无线电的电子侦察干扰机

本文叙述了一种用于干扰线性调频连续波压缩雷达的基于宽带中频带通采样软件无线电结构的电子侦察干扰机。这种干扰机在数字信号处理器中对雷达信号进行短时傅里叶变换,测量雷达信号参数,然后根据干扰策略———距离波门拖引干扰,控制DDS产生干扰信号。最后利用Matlab进行仿真实验,证明这种方法能够有效干扰线性调频连续波压缩雷达。     

一种多频点干扰信号产生方案

在电子对抗领域,通常以同时输出多个载波信号对跳频等抗干扰通信实施干扰。分析了针对跳频通信的各种梳状拦阻式干扰方案的优缺点,设计了一种基于锯齿波线性调频技术的干扰方案。该方案能在保持时域等幅波形的前提下,产生多个离散的梳状谱,有效利用功率放大器的功率容限,适合于通信训练中模拟干扰环境。同时给出了基于数字信号处理器(DSP)、ROM、RAM,以及信号产生软件包组成的数字化多频点干扰信号产生器的实现,并对实现结果进行了分析。     

FDA最优频率增量选取必要性分析

在干扰背景下,深入研究了频率分集阵列（FDA）雷达选取最优频率增量的必要性。在采用最优波束形成算法进行抗干扰的前提下,推导出目标与干扰的位置关系对FDA雷达输出信干噪比（SINR）的影响,进而分析输出SINR与频率增量的关系,并得出结论：在只有副瓣干扰的情况下,可不进行最优频率增量的选取,采用常规固定的频率增量也能输出高SINR;而当存在主瓣干扰时,不当的频率增量会使得输出SINR急剧下降并形成凹陷,且这种凹陷会随着频率增量的选取呈现周期性变化,极大地影响了FDA雷达的目标检测性能。计算机仿真也验证了这种周期性的凹陷变化,这表明了FDA雷达在抗主瓣干扰时必须进行最优频率增量选取。     

基于FPGA+ARM的电离层斜向探测系统设计

针对传统电离层斜向探测仪结构复杂、探测信道固定、多站同步探测中相干干扰严重问题，提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和先进精简指令集处理器(ARM)结构的嵌入式电离层斜向探测系统的探测方法，并给出系统结构设计。采用完全互补码解决多站同步探测的相干干扰问题，丰富了探测码制；利用数字中频接收结构在数字域中进行二次混频，避免了寄生信号和交调失真，具有标准化、模块化、扩展性强的特点；使用灵活的静态存储控制(FSMC)协议解决了控制模块之间高速并行数据传输问题，实现了数据的自动判读和频率优选。实验结果验证了系统设计的正确性及可靠性，该系统在空间物理学研究、天波超视距雷达探测、应急抢险救灾等领域有重要应用前景。     

宽带聚合雷达稀疏频率配置及距离估计

雷达高距离分辨力需要大带宽发射信号,而雷达发射连续大带宽信号受硬件成本和频谱资源限制。利用多个窄带发射信号进行宽带合成时,由于窄带信号频谱不连续性和步进量的增大,会出现距离旁瓣增大、不模糊距离范围缩小的问题。为解决上述问题,并充分利用不连续或跨波段的频谱资源,提出一种用于宽带聚合的雷达稀疏频率配置方式。通过子频带之间的差分处理,获得等效的连续均匀步进虚拟频率信号,在获得高分辨力的同时避免距离旁瓣增大和距离模糊;对于频率跨度较大的子频带,提出了基于几何绕射理论(GTD)模型的目标散射特性频率一致性校正方法,并仿真分析了不同频率跨度对宽带聚合效果的影响和跨波段宽带聚合的可能性。该研究可进一步为雷达系统的后续兼容研究提供参考。     

基于通用仪器的DRFM 雷达目标模拟器实现

在雷达测试系统中,需要模拟目标回波;同时,为了测试雷达的抗干扰特性,还需要产生欺骗干扰的信号。数字射频 存储(Digital Radio Frequency Memory,DRFM)由于可以高保真地存储和复制采样信号,测试系统不仅能产生多个假目标, 还能产生距离拖引干扰和速度拖引干扰,是现代雷达目标测试的首选方式。文中基于通用的矢量信号源SMW200 A和实时频谱仪FSW构建的DRFM雷达目标模拟器,实现了雷达多目标实时模拟和干扰模拟,模拟器工作频率覆盖10 kHz ~40 GHz,能够实现雷达多辐射源的信号产生、多目标回波特性、欺骗干扰、噪声干扰、多种环境杂波、合成孔径雷达面目标模拟等。基于通用仪器构建的DRFM 模拟器实现了雷达目标模拟器的通用化和标准化,适合各种雷达系统的测试需求。     

TDL结构下改进的SRV宽带抗干扰算法

针对导航信号宽带抗干扰问题，传统的宽带抗干扰技术通常将宽带阵列信号处理成若干个窄带信号，但是宽带抗干扰技术却不能简单的处理为多个窄带抗干扰技术。本文提出了一种基于抽头延迟线（TDL）结构的改进空间响应偏差（SRV）因子的线性约束最小方差（LCMV）算法，此算法在空时联合处理宽带阵列信号的基础上，通过增加SRV约束改善阵列响应的频率不变性，并结合线性约束最小方差的准则，通过Frost梯度算法求取权值，对干扰信号进行抑制。仿真结果表明本文算法能够在干扰方向产生较深的零陷，并保留有用信号，稳健性好，输出信噪比较小，且收敛速度快，与传统的宽带抗干扰算法相比较具有明显的优越性。      

集中式MIMO雷达研究综述

多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新体制雷达,利用其发射波形分集的特点,在目标检测、参数估计、射频隐身及抗干扰等诸多方面展现出了突出的性能,经过学者们近20年的深入研究,基于正交波形的MIMO雷达相关理论日臻完善,并在汽车辅助驾驶、安全防卫等领域得到广泛应用。近年来,随着电磁环境感知及知识辅助等概念的引入,基于波形优化的MIMO雷达主动抗干扰、射频隐身、以及探测-通信一体化等技术受到学者们的关注并得到深入研究。该文力图对学者们近20年来围绕MIMO雷达的研究工作进行归纳与综述,内容主要包括:正交波形MIMO雷达原理、目标探测性能分析、典型应用;正交波形MIMO雷达波形设计与特点;基于知识的认知MIMO波形设计与算法;基于MIMO的探测-通信一体化波形设计与算法;MIMO雷达信号处理、数据处理及资源管理。论文最后对MIMO雷达在机载应用中的空时处理(STAP)、MIMO雷达在成像中的信号处理、以及基于时分多波形分集的线性调频毫米波MIMO雷达信号处理等进行了讨论。      

频率分集MIMO雷达信号优化设计

针对集中式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达扩展目标检测识别问题,提出将多频阵列(multiple frequency array, MFA)应用到集中式MIMO雷达中来实现频率分集,增加自由度,在频域基于互信息量(mutual information, MI)优化不同频带天线上的功率分配以设计信号,针对目标依据雷达功率分配情况施放干扰以避免检测识别的情况,雷达在杂波及干扰环境下再次优化信号功率分配,实现雷达认知功能。仿真结果证明,优化信号可综合噪声、杂波及干扰统计特性重新调整功率分配,可提高目标频域响应和目标回波间互信息量,为改善目标检测识别性能奠定基础。      

Applications of RF aperture-array spatially-bandpass 2-D IIR filters in sub-Nyquist spectrum sensing,wideband doppler radar and radio astronomy beamforming

The application of two-dimensional (2-D) infinite impulse response (IIR) spatially-bandpass (SBP) filters as a digital beamformer for a wide spectrum of practical applications spanning wireless cognitive radio communications, doppler radar, and radio astronomy instrumentation is discussed. The paper starts with an introduction of the recently proposed 2-D SBP filter. The first application is a spectrum sensing scheme for dynamic spectrum access based cognitive radios. A 2-D IIR SBP filter is used in conjunction with a sub-Nyquist wideband signal reconstruction technique to achieve aperture-array directional spectrum sensing using sub-Nyquist sparse sampling based on the recently reported Eldar algorithm. The second application is related to wideband pulse and continuous-wave frequency modulated Doppler radar sensing. The SBP filter is integrated with a wideband radar back-end connected to an electronically-steerable aperture antenna. A a low-complexity directional localization algorithm is presented, which estimates the range and angle of a target scatterer with a signal to interference ratio improvement of 10 dB. We also present applications of 2-D IIR SBP in the fields of classification and remote sensing of unmanned aerial vehicles. Finally, a digital aperture-array wideband beamforming model using the 2-D IIR SBP filters is presented for radio telescope systems based on dense aperture arrays and time-domain beamforming. A well-known example is the study of pulsar astrophysics using a highly-directional aperture antenna system. The 2-D IIR SBP beamformer is simulated as the digital backend of the time-domain beamforming system with array signals synthesized using measured time-domain signatures from the Crab pulsar obtained from the GAVRT. The SBP filter shows a gain of 12.3 dB with an order of magnitude lower circuit complexity compared to traditional phased-array digital beamformers. To obtain comparable levels of SINR improvement, the wideband phased-array beamformers require 48-point FFTs per antenna. Assuming the optimum three real-multiplications per complex multiplication for the Gauss algorithm, it is discovered that the proposed 2-D IIR SBP beamformers are more than 97 % lower in digital multiplier complexity compared to traditional FIR phased-array FFT-beamformers.