基于微波光子学的分布式相参孔径雷达

分布式相参孔径雷达(DCAR)是利用多个空间分离的天线孔径,向同一区域辐射信号,实现空间电磁波相参合成的雷达系统,具有系统灵活、探测分辨力高、威力大、成本低等优势。结合微波光子技术在宽带信号产生、传输、处理等多方面的优势,可以使DCAR的性能得以充分发挥。该文介绍了清华大学在基于微波光子原理的高分辨DCAR方面的成果,借助微波光子技术,在接收相参模式下,产生了8.5～11.5 GHz, 0.5 Gbps编码速率的宽带正交调相线性调频波,距离分辨率优于0.05 m、正交性接近30 dB。在全相参模式下,发射波形可灵活切换为宽带相参线性调频波,实现全相参合成。系统产生的波形能满足DCAR各个工作模式的波形需求。实验中,在两部雷达的参与下,通过全相参合成,获得了8.3 dB的信噪比增益。      

分布式孔径相参合成雷达技术试验验证与分析

实现收发全相参合成对运动目标稳定跟踪是分布式孔径相参合成雷达技术进步的重要标志,首先介绍分布式孔径相参合成雷达的基本理论,再从接收相参和收发相参2个阶段对飞机目标跟踪试验进行分析,分别给出了相参合成信噪比增益改善、相位差值变化和目标跟踪航迹等试验结果。试验结果表明目标跟踪稳定,信噪比增益改善接近理论值。在此基础上,给出2部X波段大型实装相控阵雷达卫星目标相参合成跟踪试验结果,实现收发全相参合成对卫星目标稳定跟踪。通过试验验证分布式孔径相参合成雷达具有技术可行性和工程可实现性。     

分布式孔径相参雷达预警探测技术

分布式孔径相参雷达是指空间分置的多部雷达在统一的控制和调度下,实现对目标信号级相参探测,具有探测威力大、测量精度高等优势,可应用于防空反导、预警探测、精密跟踪和空间目标监视等领域。本文针对分布式孔径雷达相参探测在预警领域的应用开展技术研究,首先分别给出了一发多收和多发多收相参合成预警探测工作原理;然后从探测威力和检测概率两方面对相参合成预警探测性能进行了分析,结果表明,相参合成对探测威力和检测概率改善效果明显;在此基础上,构建了低频段一发两收相参合成预警探测试验系统,通过对飞机目标相参探测试验验证了分布式孔径雷达相参合成预警探测的性能优势。      

分布式全相参雷达的相位差跟踪技术北大核心CSCD

分布式全相参雷达技术要求各单元雷达同时实现发射相参和接收相参,然而为实现发射相参,需要对目标处各单元雷达的发射信号的相位差进行跟踪估计。结合分布式全相参雷达的工作过程,本文提出了基于接收相参工作模式的相位差跟踪方法和基于发射相参工作模式的相位差跟踪方法,通过理论分析可知,前者能实现相位差的理想跟踪,而后者的相位差跟踪结果会受到系统相位同步误差的影响,因此,通过对系统的相参性能进行监测,提出了分布式全相参雷达的相位差闭环跟踪技术,最后,通过仿真对两种相位差跟踪方法进行了验证。本文对分布式全相参雷达相位差跟踪技术的研究,对这一新体制雷达的实现具有一定的理论指导意义。     

基于dechirp处理的宽带相控阵雷达相参处理研究

研究了大型宽带相控阵雷达相参工作所遇到的2个技术难点:克服孔径渡越时间,使雷达在发射时波束在空间相参合成,在接收时所有阵元收到的信号能量相参迭加;以及在宽窄交替工作方式下,克服窄带引导宽带的参考延时随机抖动,实现脉间相参处理。文中针对对这2个问题进行了分析,综述了大阵面天线波束发射补偿和脉间相参处理的研究现状和各种可能的技术途径,并在此基础上进行了有益的探索。     

多频噪声双基地MIMO雷达相参信号处理算法

多频噪声多输入多输出(MIMO)雷达各发射天线发射不同频率噪声信号,所以同一目标的不同频率回波有不同的多普勒频率。为了将各频率回波信号进行相参合成处理,充分发挥MIMO噪声雷达在目标检测性能上的优势。基于Keystone变换技术,提出一种适合多频噪声MIMO雷达的相参处理算法。所提算法对不同频率的回波信号进行重采样,即Keystone变换,使得不同频率的回波具有相同的多普勒频率,然后进行相参合成检测处理。     

基于逆滤波的宽带线性调频雷达MTD技术

影响宽带线性调频雷达运动目标检测的两个核心问题是多周期脉冲间散射中心的越距离单元走动（MTRC）以及扩展目标在高分辨距离单元间的能量分散。在分析宽带线性调频脉冲串回波信号多普勒效应的基础上,将每个子脉冲回波经过逆滤波转化为窄带信号,通过窄带匹配滤波降低距离分辨率对多散射中心的能量进行相参积累,同时避免了越距离单元走动问题。然后利用脉冲多普勒思想对低分辨的脉冲串信号进行二次相参积累,实现运动目标检测（MTD）。最后通过仿真实验验证了算法的有效性,结果表明该算法对存在多个强散射中心和速度较大的目标能够有效提高相参积累信噪比和测速精度。     

多载频FMCW在MIMO雷达中的应用研究

 介绍多载频MIMO雷达的特点和工作原理,对多载频线性调频连续波(FMCW)信号及其回波进行了分析,并详细论述了MIMO雷达中静止目标和运动目标情况下多载频FMCW信号处理方法以及其中的一些关键问题,如通道分离滤波器的设计、距离分辨率分析、速度补偿精度分析、相参积累周期数的选取等.针对该体制雷达各发射天线间载频不同的特点,提出了采用IFFT相参合成的方法来精测目标距离,获得距离高分辨,具有运算速度快、受目标运动影响小的优点;对运动目标情况下距离多普勒的耦合问题进行了详细分析,并提出了利用相参积累进行补偿的解决方案.     

基于MUSIC法的宽带分布式全相参雷达相参参数估计方法

宽带分布式全相参雷达具有高距离分辨力和高角度分辨力,可在实现对目标探测的同时获得更为精细的信息。其中,准确的相参参数是实现宽带全相参的关键。在远距离探测场景下,目标回波SNR较低,导致单部雷达无法探测到目标。如何在此情况下准确地估计相参参数,完成多部雷达相参合成,是分布式全相参雷达实现远距离探测的核心问题。本文首先建立了针对高速运动复杂目标的宽带Chirp去斜回波模型,并建立了相参参数的数学模型。然后,提出了基于MUSIC法的宽带分布式全相参雷达相参参数估计方法,通过估计观测目标的散射点个数、极点以及复幅度,重建宽带回波信号,并基于该无噪声重建信号估计相参参数。最后,利用仿真分析验证了本文提出方法在低SNR下的有效性。      

正交频分LFM信号MIMO雷达的距离维高分辨

MIMO雷达即多输入多输出雷达,发射时分为多个子阵,每个子阵发射的信号载频相差固定频率并满足正交关系,其信号模型及处理方法类似于步进频率雷达。由于信号之间的正交性,利用匹配滤波提取出不同频率的发射信号分量,然后相参合成实现距离维高分辨,同时还可以完成测速、测距和相参积累等功能。首先给出了MIMO雷达的信号模型,然后分析了正交频分线性调频信号的互相关特性,推导出了距离维高分辨合成处理的数学模型,分析了速度对合成效果的影响及解决方法,最后通过仿真实验证明了理论分析的正确性。     

宽带运动目标回波的多普勒特性模拟方法

宽带雷达系统测试和性能评估中目标信息模拟精度和分辨率要求很高。针对宽带线性调频雷达运动目标的回波脉冲内多普勒频率呈现线性调频（LFM）变化特征、回波脉冲之间具有时移分布和相位相干特性的问题,采用基于数字射频存储（DRFM）系统的回波脉冲内LFM多普勒频率调制、多回波相参脉冲信号之间时移模拟的方法。探讨了基于宽带DRFM系统的高精度和高分辨率的运动目标多普勒频率信息实时模拟方法。采用仿真分析和实验验证方法,证实算法性能,运动目标的多普勒频率模拟精度/分辨率在特定条件下可达到Hz级。     

宽带宽角数字阵列雷达发射波束形成技术

在大扫描角的情况下,大孔径相控阵采用移相方法发射不出去宽带高分辨波形。宽带相控阵波束形成通常采用模拟时延单元,但它的量化误差及硬件的高代价阻碍了进一步应用。在基于子阵划分和发射为线性调频信号的前提下,提出了宽带数字阵列雷达发射波束形成方法,同时给出了几种实现框图并对性能进行分析。最后,计算机仿真结果证实了给出的几种宽带数字阵列雷达发射波束形成方法具有易于实现和良好的性能。     

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。     

宽带相控阵雷达发射多波束形成技术研究

针对宽带LFM 雷达发射多波束形成问题开展研究,设计了一种采用时变加权的低成本和低复杂度的同时发射多波束形成系统方案,并研制了一套S波段4通道的测试系统。该测试系统带宽>20%,中心频率在2.45GHz。在该系统中,波束形成和通道校正权值都通过在发射射频链路上以时(频)变加权的方式实现,实际测试得到的通道射频特性和远场方向图结果验证了该方法的技术可行性。     

针对线性调频信号的宽带宽角相控阵发射波束形成方法

以线性调频信号为例,揭示窄带相控阵在大孔径宽扫描角情况下不能有效发射宽带高分辨信号的实质。针对线性调频信号,提出2种宽带宽角相控阵发射波束形成新方法,给出了实现示意框图。新方法采用时域数字处理,与时域采用抽头延迟线的FIR滤波器波束形成方法和频域DFT波束形成方法相比,文中方法简单、所需设备量少、易于工程实现。     

基于拉伸处理的宽带频域接收波束形成方法

为了抑制宽带干扰信号,提出了一种基于频域的宽带接收波束形成方法。该方法针对线性调频信号,在对接收信号做拉伸处理和窄带滤波之后,进行傅立叶变换划分为许多窄带,然后对不同频带的信号按窄带方法（例如采样矩阵求逆法）接收波束形成。与传统的频域方法相比,大大降低了数据率和计算量,易于工程实现;与拉伸处理波束形成方法相比,该方法能有效抑制宽带干扰,阵列输出信号干扰噪声比高。最后计算机仿真证实了新方法的有效性。     

基于AD9854的雷达信号源设计与实现

使用AD9854芯片和FPGA,基于DDS理论设计并实现了多模式多波形雷达信号源。它可模拟LFM、NIJM、单频、相位编码等多种脉冲信号波形,能有效验证脉冲压缩与信号处理单元的工作性能。测试结果表明,该系统能满足设计要求。