基于失配处理的自适应干扰抑制系统

高频雷达工作环境中存在大量人为和非人为的外部干扰,严重影响了雷达设备正确检测目标,限制了高频雷达的正常工作性能;尤其在外部干扰进入波束主瓣的情况下,传统自适应波束形成器将出现主瓣畸变、旁瓣电平抬高等现象;提出了一种基于失配处理的自适应外部干扰抑制系统——通过主通道的匹配处理、虚拟辅助通道的失配处理,再经过相参旁瓣对消自适应波束形成技术实现对外部干扰尤其是主瓣干扰的抑制;通过仿真实验及同频主瓣干扰存在情况下的实测数据的处理结果,干扰能量下降29～47dB,充分验证了该系统的有效性和实用性。     

一种基于协方差矩阵重构和EMP的宽带波束形成算法

在宽带波束形成中,若干扰信号从主瓣方向进入,会引起主瓣畸变、旁瓣电平抬高,从而使波束性能严重恶化。为了解决波束形成中的这些问题,研究了一种基于协方差矩阵重构和特征投影预处理（EMP）的宽带波束形成算法。该算法首先通过EMP算法求取阻塞矩阵,对接收信号进行干扰相消预处理阻塞掉主瓣干扰;然后通过相干信号子空间（CSM）方法、协方差矩阵重构求取合理的协方差矩阵;最后进行波束形成。在主瓣干扰、旁瓣干扰同时存在的情况下,该算法能够自适应地阻塞主瓣干扰、抑制旁瓣干扰,解决了存在主瓣干扰情况下宽带波束形成的波形畸变问题。计算机仿真验证了该算法有效性。     

基于自适应脉冲压缩-Capon滤波器的MIMO阵列雷达CFAR检测器

针对强杂波背景和有限训练样本数量条件下采用脉内编码压缩波形的MIMO阵列雷达目标检测问题,借鉴自适应波束形成技术中Capon最小功率估计器的相干源信号对消思想,提出了自适应脉冲压缩—Capon滤波器(简记为APC-Capon滤波器),并基于此滤波器的输出设计了一种CFAR检测器.理论分析和数值仿真均表明,该滤波器能够在执行非迭代自适应脉冲压缩并抑制各发射波形自相关距离旁瓣和互相关干扰的同时,实现杂波信号对消,即杂波抑制功能.检测性能仿真表明,尽管相同尺寸参数(包括发射阵元数、接收阵元数、脉冲编码位数、相参脉冲个数)条件下,所设计的基于APC-Capon滤波技术的CFAR检测器的性能不如训练样本数量充足时基于匹配滤波+样本矩阵求逆(SMI)技术的AMF检测器,但是随着尺寸参数的适当增大,前者的检测性能将逐渐超过后者在较小尺寸参数时的检测性能,且不显著增加计算复杂度和训练样本数量,而后者则因大尺寸参数时对计算复杂度和训练样本数量的需求过高而在实际中难以实现.仿真还表明,APC-Capon滤波器及其相应的CFAR检测器对发射波形的相关性(包括自相关性能和互相关性能)有一定的依赖性,但随着发射波形数量的增加,这种依赖...     

基于先验知识的自适应检测波形设计

研究了基于先验知识的认知雷达自适应检测波形设计问题,推导了发射波形对于检测性能影响的闭式解并提出了一种基于交替投影法的波形优化算法。算法根据所推导出的检测概率与发射波形、接收机滤波器之间关系的闭式表达式,通过联合优化发射波形和接收机滤波器,达到提高接收机的检测概率和降低信号相关杂波负面影响的目的。分析仿真结果可知,所设计波形的检测性能优于传统的恒包络LFM波形。当采用多组初始波形进行迭代优化时,检测概率趋向于相同值,这表明该算法的收敛性良好。     

子带自适应滤波器组参数的选取及其影响

为了研究自适应滤波在噪声消除,干扰抑制以及雷达信号处理中的广泛应用,对滤波器各影响因素进行了分析,提出了各参数的设计规则.以自适应滤波理论为基础,将信号划分成不同的子带通过原型分析综合滤波器组,将处理后的各路信号叠加可恢复原信号.选择合理的参数设置滤波器可以使系统的综合性能最优,同时可以将信号在传输过程中造成的损失减小到最低.通过大量仿真验证了该参数选取规则的准确性和有效性.     

基于RLS的脉压雷达数字旁瓣抑制滤波器设计方法

采用自适应滤波器设计中的递归最小二乘(RLS)方法,通过合理安排输入信号与期望信号的结构来设计脉冲压缩雷达数字旁瓣抑制滤波器,具有算法简单实用,适用广泛的特点,可用于线性调频、二相码和多相码等各种信号.在滤波器抽头有限的情况下,峰值旁瓣电平低于-40dB;积累旁瓣电平较同类其他方法低2dB以上;主瓣宽度仅为单位采样符号间隔.     

MIMO雷达正交多相编码信号优化

为获得较好的波形分集增益与避免波形间串扰,MIMO（Multi-Input Multi-Output）雷达一般要求发射正交信号。已有的正交相位编码信号对多普勒偏移敏感,制约了其在MIMO雷达中的应用。提出一种具有较好多普勒容限的正交多相编码信号优化设计方法,联合考虑目标静止、匀速运动和匀加速运动场景下MIMO雷达脉压输出,并将其转化为一个多目标优化问题,基于自适应克隆选择算法进行求解。最后,进行仿真实验。结果表明,相比典型的Deng编码和Khan编码,设计的多相编码信号具有更好的正交性能、更大的速度、加速度容限,更适合MIMO雷达系统应用。     

数字子阵级MIMO雷达设计方法

设计并实现了一种集中式数字子阵级MIMO雷达实验系统,该系统在子阵间实现正交二相相位编码信号发射,接收端实现了子阵级发射数字多波束合成与接收数字多波束合成,有效完成了对民航飞机的观测。子阵多波束与子阵正交波形发射成倍简化了系统设计复杂度,具有良好的工程应用价值,使得MIMO雷达功能可作为数字相控阵雷达的典型工作模式在数字阵中推广应用。     

基于改进斜投影算子的极化域通信抗干扰技术

针对无线通信中的抗干扰和干扰抑制问题,提出一种极化域通信抗干扰方法。在信号极化域利用斜投影极化滤波器,以克服传统的频域抗干扰技术的缺点。通过对斜投影滤波器的特点进行研究,在信号极化域设计多种干扰抑制和抗干扰技术,包括优化极化发射信号、非线性矢量变换的增广斜投影滤波器以及接收信号的统计特性,以改进斜投影滤波器的设计。仿真结果证明,与传统斜投影滤波器抗干扰方法相比,该方法的抗干扰性能以及干扰抑制能力更优。     

基于MIMO-OFDM的雷达通信一体化收发方法

本文提出了一种基于MIMO-OFDM的雷达通信一体化共享信号收发方法,研究分析了MIMO-OFDM系统的信号模型以及在雷达通信一体化系统中通信信息调制在OFDM雷达信号上的处理方法。利用MIMO波束形成技术来实现雷达通信一体化信号的发射和接收处理,设计满足雷达目标探测方向和通信方向要求的发射方向图以实现雷达通信一体化信号的发射,同时接收波束形成分别在雷达目标方向和通信方向零陷从而获得通信信号和雷达回波,这样可以减轻其信号间干扰。数值仿真表明,所提出的雷达通信一体化共享信号收发方法可以提高一体化系统的通信性能,同时获得更精确的雷达目标参数。     

利用目标与杂波先验知识的机载雷达发射波形自适应生成方法

发射波形自适应能够优化雷达在检测、跟踪和抗干扰等方面的能力,但其性能的好坏与雷达目标和杂波先验知识有很强的相关性。采用最大输出信杂噪比准则设计的雷达发射波形自适应方法已经在理论上被证实可行和有效。为了提升这类方法的实际应用价值,本文利用Swerling统计模型和数字高程模型（Digital elevation model,DEM）提供的目标和杂波先验信息,针对机载相控阵雷达,分析了基于最大输出信杂噪比（Signal-to-clutter-noise ratio,SCNR）准则的发射波形自适应方法性能和实用价值。仿真结果表明,这类发射波形能够自适应地随着目标和杂波的变化而改变,并实现二者的最优匹配,在提升雷达输出信杂噪比上优于传统发射波形,具有良好的实际应用前景。     

Controlled tracking in urban terrain: Closing the loop

We investigate the challenging problem of integrating detection, signal processing, target tracking, and adaptive waveform scheduling with lookahead in urban terrain. We propose a closed‐loop active sensing system to address this problem by exploiting three distinct levels of diversity: (1) spatial diversity through the use of coordinated multistatic radars; (2) waveform diversity by adaptively scheduling the transmitted waveform; and (3) motion model diversity by using a bank of parallel filters matched to different motion models. Specifically, at every radar scan, the waveform that yields the minimum trace of the one‐step‐ahead error covariance matrix is transmitted; the received signal goes through a matched‐filter, and curve fitting is used to extract range and range‐rate measurements that feed the LMIPDA‐VSIMM algorithm for data association and filtering. Monte Carlo simulations demonstrate the effectiveness of the proposed system in an urban scenario contaminated by dense and uneven clutter, strong multipath, and limited line‐of‐sight.     

Novel research on main-lobe jamming polarization suppression technology

A novel main-lobe blanketing interference suppression method which named as spatial virtual multiple channel concurrent polarization filter technology is proposed.It processes sample data using the slow varied polarization property of a scanning antenna.The orthogonal polarized signal and polarization states of the receiving signal can be obtained.The optimal polarization is then calculated for use in polarization filtering to achieve the objective of suppressing noise jamming.The effect of elevation measurement error on interference suppression performance is eliminated by concurrent processing.Theoretical and simulation results show that,this technology enabled self-polarization information processing for single polarized radar which improved its working performance.     

主瓣干扰极化抑制的新方法

提出了一种针对主瓣压制干扰的空域虚拟多通道并行极化滤波技术.利用天线在空域扫描时的极化慢变特性,对接收到的干扰信号进行处理,获得正交极化回波与极化状态的估计,然后以最佳极化进行极化滤波,以达到抑制噪声干扰的目的.通过采取并行处理,该方法能够消除仰角估计误差对抑制性能的影响.理论分析和仿真表明,该方法可使单极化雷达具备极化信息处理能力,进而获得较大的性能提升.     

基于信号杂波噪声比的认知雷达扩展目标探测波形设计

针对认知雷达在杂波环境下探测扩展目标时,回波信号的信号杂波噪声比(SCNR)较低的问题,提出了一种基于SCNR认知雷达发射波形优化设计方法。首先,不同于以往的点目标模型,通过建立扩展目标探测模型,得到认知雷达回波信号杂波噪声比(SCNR)与发射信号能量谱密度(ESD)间的关系;其次,根据最大SCNR准则推导出发射信号ESD的全局最优解;最后,为了得到有实际意义的时域信号,采用相位调制的方式,结合最小均方误差(MMSE)和迭代算法将最优ESD合成满足雷达发射要求的恒幅时域信号。仿真实验中,该方法所得时域合成信号幅度为1,在匹配滤波器输出端的SCNR为19.133 dB,仅小于理想值0.005 dB。结果表明,所得到的时域波形不仅能够满足恒幅要求,而且能使接收机输出端的SCNR接近理想值,提高了扩展目标探测性能。     

一种目标速度精确测量的新方法

提出了一种CW雷达目标速度测量的新方法,该方法运用离散多项相位变换法先获得目标加速度,然后利用该值对雷达回波进行加速度补偿并基于FFT和插值FFT获得速度值。又考虑到经过雷达信号处理机后得到的速度值存在波动和野值,运用自适应卡尔曼滤波进行处理,剔除野值。相比于传统的测速方法,该方法提高了测量精度,同时也较好地消除了雷达系统噪声,提高了测速系统的稳定性。计算机仿真和外场实测数据处理结果表明了该方法的有效性。     

雷达最佳接收极化滤波优化研究

研究了雷达最佳接收极化滤波抗随机极化干扰的优化问题。当随机极化干扰的极化方式与目标回波的极化方式相近时,传统的最佳接收极化滤波方法在滤除干扰信号的同时,极大抑制了目标回波信号,导致信干噪比（SINR）降低。为解决传统最佳接收极化滤波存在的不足,提出收发联合极化滤波的优化方法。当目标回波和干扰有相近的极化方式时,通过对发射极化的捷变,改变目标回波信号的极化方式,从而避免目标信号的过度损失。与传统的滤波方法相比,该方法能获得更好的信干噪比。仿真结果表明了该滤波优化方法的可行性和有效性。     

Waveform diversity via mutual information

A novel criterion for waveform diversity in radar systems is presented that is based on the information theoretic concept of Shannon mutual information (MI). In general, waveform diversity refers to adaptively changing a transmitted waveform based on the target and interference environment. MI is a measure of the information in a random variable or vector about another random variable or vector. It is shown herein that an MI framework provides the basis for a general and powerful criterion for evaluation of candidate waveforms, as well as design of waveforms. The criterion inherently includes radar system and scenario statistical information. In addition, the criterion reduces to a simple analytical function of a set of scalar parameters for the case of Gaussian-distributed proper random processes. It is shown that those scalar parameters are also the canonical correlations of the random variables in the MI expression that involves the received radar signal at two distinct time instants. This property suggests the possibility of new insights into waveform diversity using MI as a criterion. The concept is presented assuming a SAR system configuration, but can be extended to other radar modes and functions, as well as to other sensing applications.