低距离旁瓣稀疏频谱波形相位编码设计

雷达系统可通过发射稀疏频谱波形(Sparse Frequency Waveform, SFW)克服同频窄带干扰问题,然而SFW通常具有较高的距离旁瓣,降低了弱小目标的检测性能。针对该问题,该文提出一种设计低距离旁瓣SFW的相位编码方法。该方法以联合最小化波形功率谱密度均方差和距离旁瓣为准则建立目标函数,并提出一种基于快速傅里叶变换的循环迭代算法(Cycle Iterative Algorithm, CIA)求解目标函数获得最优相位编码波形。随后将该方法扩展至多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)雷达,设计一组具有良好自/互相关特性SFW的相位编码。该方法沿着使目标函数非递增的方向搜索,且无需求解共轭梯度,计算复杂度低,可快速设计并更新发射波形。仿真结果验证了该方法的有效性与灵活性。     

反无人机群阵列雷达时分波形与旁瓣抑制

针对阵列雷达常用波形距离旁瓣较高,导致探测微小无人机群目标时生成虚假目标问题,基于多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)时分复用体制,研究相位编码信号时分发射体制,采用脉内相位编码信号,提出信号处理方案,在距离维脉冲压缩的同时,利用时延和相位的耦合关系,提取每个发射通道相...     

基于加权积分旁瓣最小化的随机多相码设计

针对传统相位编码信号自相关旁瓣高,造成大目标旁瓣掩盖小目标主瓣问题,提出一种基于加权积分旁瓣最小化的多相码设计算法。该算法以最小化自相关输出的积分旁瓣为目标函数,利用自相关输出与功率谱互为傅立叶变换对关系,在频域采用快速迭代投影求解该最小化问题。与现有多相码相比,该算法设计的多相码不仅具有更低的自相关峰值旁瓣,且相位具有随机性,低截获性能好。同时,算法采用FFT实现,运算速度快。仿真结果证明了所提算法的有效性和优越性。     

正交混沌二相编码OFDM雷达信号

针对距离欺骗干扰对雷达探测性能的影响,在波形设计中应尽量满足雷达发射信号的正交特性,即雷达发射波形具有更低的互相关和自相关旁瓣。采用具有良好自相关特性的混沌二相编码正交频分复用(OFDM)雷达信号,提出一种基于混沌粒子群算法的正交混沌二相编码OFDM雷达信号。以自相关和互相关联合最优作为适应值函数,利用混沌粒子群算法优化设计正交编码脉冲串信号。仿真实验结果证明,基于混沌粒子群优化的正交混沌二相编码OFDM雷达信号自相关旁瓣和互相关的最大值为–22.33 dB,具有良好的相关特性,对抗距离欺骗干扰有一定效果。     

基于雷达发射波形和非匹配滤波联合设计的间歇采样转发干扰抑制方法

间歇采样转发干扰(ISRJ)是基于欠采样原理的新型雷达相干干扰技术,能够形成密集假目标干扰。该文针对抗间歇采样转发干扰问题,提出一种雷达发射波形和非匹配滤波联合设计的抗干扰方法。首先,以发射信号脉冲压缩积分旁瓣能量和干扰信号非匹配滤波输出积分能量为目标函数,综合考虑发射信号的幅度约束,建立了间歇采样转发干扰抑制的数学优化模型。然后,通过问题分解推导了雷达发射波形和非匹配滤波器的解析表达式,基于迭代算法设计了发射波形和非匹配滤波器。最后,通过仿真实验的方式验证了发射波形和非匹配滤波器的性能、抗间歇采样转发干扰性能以及所提方法的间歇采样转发干扰抑制能力。     

基于雷达发射波形和非匹配滤波联合设计的间歇采样转发干扰抑制方法

间歇采样转发干扰(ISRJ)是基于欠采样原理的新型雷达相干干扰技术,能够形成密集假目标干扰.该文针对抗间歇采样转发干扰问题,提出一种雷达发射波形和非匹配滤波联合设计的抗干扰方法.首先,以发射信号脉冲压缩积分旁瓣能量和干扰信号非匹配滤波输出积分能量为目标函数,综合考虑发射信号的幅度约束,建立了间歇采样转发干扰抑制的数学优化模型.然后,通过问题分解推导了雷达发射波形和非匹配滤波器的解析表达式,基于迭代算法设计了发射波形和非匹配滤波器.最后,通过仿真实验的方式验证了发射波形和非匹配滤波器的性能、抗间歇采样转发干扰性能以及所提方法的间歇采样转发干扰抑制能力.     

一种分布式MIMO雷达正交波形和失配滤波器组联合设计方法

针对分布式MIMO雷达正交相位编码信号和其失配滤波器组分开设计输出的距离旁瓣电平仍然过高的问题,该文提出一种正交相位编码信号和失配滤波器组联合设计方法。首先,以约束信噪比损失和最小化失配滤波组输出的距离旁瓣电平为目标,构建联合设计准则。然后,根据最小p范数算法的理论,给出一种基于L-BFGS算法的双最小p范数算法进行求解。仿真结果表明,与分开设计方法相比,该文方法输出的距离旁瓣电平可以进一步降低。     

基于知识辅助的MIMO雷达波形设计方法

该文针对雷达系统受到天线主瓣和副瓣杂波以及强干扰影响时性能下降问题,提出基于距离扩展目标和杂波先验信息的MIMO雷达波形设计方法。首先建立了目标函数,综合考虑了波束主瓣增益、旁瓣杂波抑制能力以及目标输出SCNR的改善性能;然后在优化问题求解中对约束条件进行松弛,使得波形矩阵空域和时域2维解耦合,从而实现空域波束形成和时域波形设计独立优化求解;其次利用L-BFGS算法设计恒模的发射波形矩阵,形成低副瓣的波束方向图和较深的强杂波抑制凹口,并基于目标输出SCNR最大化准则,利用迭代算法分步求解优化的主瓣发射波形和接收滤波器;最后通过电磁仿真的距离扩展目标数据验证所提算法的有效性。     

MIMO雷达正交频分相位编码波形优化

正交频分相位编码(Orthogonal Frequency Division-Phase Coded,OFD-PC)信号是多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达中的一种重要波形。为进一步提高该波形对目标的探测能力,在分析OFD-PC空域合成信号脉压特性的基础上,提出了一种降低其距离旁瓣的波形优化方法。一方面,通过优化选取自相关性能优良的相位编码序列来直接降低空域合成信号的距离旁瓣;另一方面,通过随机离散化OFD-PC信号中的载频间隔,构建一种非均匀间隔的OFD-PC信号形式,进一步改善其距离旁瓣特性。为合理平衡波形的正交性能和自相关性能,建立空时联合优化模型,并采用序列二次规划法求解。仿真结果表明,该方法能在获取近似全向发射功率方向图的同时,降低信号自相关距离旁瓣;所优化设计的波形比传统OFD-PC波形具备更优的脉冲压缩性能。     

小孔径超视距目标探测中的OFD-NLFM发射波形设计

针对小孔径超视距目标探测时阵列孔径减小空域滤波性能下降的问题,提出了一种正交频分非线性调频（OFD-NLFM）的发射波形设计方法。首先以正切调频函数为频率函数对发射信号进行建模,详细说明了影响脉压性能的正切函数时间副瓣电平控制因子的选择方法,重点提出一种基于凸优化的脉压信号峰值旁瓣抑制算法,建立了脉压输出噪声功率最小的优化模型并进行求解。仿真表明,提出的正交频分非线性调频信号具有较好的正交性,采用凸优化加权算法后脉压主瓣宽度比传统线性调频信号降低约1/3,峰值旁瓣为-31.22 dB,旁瓣电平平均值小于-100 dB,具备更低的抗噪声和干扰性能,从波形设计和脉压处理角度改善了空域滤波性能的不足。     

有色噪声背景下自适应雷达波形优化设计

仅以提高雷达检测性能为目标所设计的发射波形通常具有较高距离旁瓣和峰均比,不利于微弱信号检测和实际工程应用。针对上述问题,提出目标信号子空间加权的自适应波形优化方法。给出利用环境中有色噪声的统计特性改善目标检测性能的系统模型,选取目标-有色噪声矩阵的大特征向量构成目标信号子空间,建立在该子空间上优化加权系数使发射波形满足自相关性能和峰均比约束的目标函数,并采用序列二次规划算法进行求解。该方法所优化发射波形能有效抑制有色噪声,同时获得较好的自相关特性和峰均比,改善雷达综合性能。仿真结果表明了该方法的有效性和灵活性。     

应用正交码组信号的传统雷达距离旁瓣抑制方法

为了抑制传统雷达的距离旁瓣和提高传统雷达抗欺骗式干扰性能,该文提出一种传统雷达随机发射一组正交信号的信号发射策略。给定一组正交性好且距离旁瓣低的相位编码信号,雷达在每次发射时从这组波形中随机选取一个波形进行发射,接收端已知该发射信号波形并基于该波形对接收信号进行脉冲压缩,最后对多次相邻脉冲的回波信号进行相干积累。理论分析和仿真结果均表明,距离主瓣信号能够有效积累,而距离旁瓣信号近似白化,因而脉冲积累后可明显降低系统的最大距离旁瓣电平。     

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法。首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题。仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求。     

Effective CLEAN algorithms for performance-enhanced detection of binary coding radar signals

With binary coding waveform as radar pulse compression signal, the sidelobe of the matched processing result of the received signals is a serious interference to the effective detection of multiple targets. In this paper, the CLEAN algorithms are introduced to eliminate such sidelobes and significantly improve the target detection performance of binary coding radar signals. A novel modified CLEAN algorithm is proposed to remove the sidelobe interferences in formulating target range profile when wideband binary coding signals are used. The effectiveness of the CLEAN algorithms is demonstrated through the processing results.     

Analysis of transmit beamforming performance on multiple-transmit binary ZCZ waveforms

The Transmit BeamForming (TBF) technology, applied in a multiple-transmit radar system, is studied in this paper, where multiple elements of antenna array transmit binary Zero Correlation Zones Orthogonal Signals (ZCZ-OS) independently. For each Direction Of Arrival (DOA) with respect to the transmitting array, the analysis on the gain and sidelobe level of TBF output is presented. This paper focuses on the range sidelobes performance within the main beam (in angle domain). For the normal direction, due to the inherent phase property of ZCZ-OS, the TBF output has part zero sidelobes area, of which the distribution is discussed. For the other directions, a systematic search algorithm to optimize the transmission order of signals is proposed for an optimal relationship chart of DOA and transmission order. The range sidelobe performance within the main beam can be improved as the optimal transmission order is adopted.     

基于Stackelberg模型的弹载雷达和干扰波形设计

现代电子战中,弹载雷达与干扰机间存在着二元零和动态博弈。针对博弈条件下弹载雷达和干扰机性能降低问题,分别以雷达和干扰为博弈主导者,建立Stackelberg博弈模型,基于信干噪比准则提出了二次注水的波形设计方法。在雷达主导的博弈模型中,干扰通过min策略最小化雷达接收端信干噪比,雷达通过二次注水的maxmin策略分配信号频域功率,降低干扰影响;在干扰主导的博弈中,雷达通过max策略最大化自身信干噪比,干扰机利用minmax策略提高干扰效能。实验仿真表明,maxmin策略中雷达检测性能较min策略最高提升9.17%,而minmax策略中目标被探测概率较max策略最多降低11.42%;为博弈条件下雷达信号和干扰信号的优化分别提供了解决方案。      

一种新的低旁瓣LFM噪声雷达波形设计方法

针对LFM噪声雷达波形旁瓣功率水平高的问题,该文将低旁瓣波形设计方法和LFM噪声雷达波形设计方法相结合,提出一种新的低旁瓣LFM噪声雷达波形设计方法。该方法首先建立低旁瓣LFM噪声雷达波形设计目标函数,将确定性二次相位和随机相位的组合关系转化为优化问题的约束条件,然后通过该文提出的修正循环算法(MCAN)迭代求解,使得设计的恒模LFM噪声波形同时具有低旁瓣和高多普勒容忍性。最后,仿真结果表明该算法能够降低波形模糊函数的距离-多普勒2维旁瓣,对静止目标和运动目标均能够起到较好的效果,且保证了波形的低截获概率性能。     

基于去斜滤波与稀疏恢复的探干一体化系统直达波抑制技术

探测干扰一体化系统通过波形一体化设计,利用无典型雷达信号特征的干扰信号进行探测,共享波形、频率、时间、孔径等资源,极大提升了系统资源的综合利用率。然而,为实现有效干扰,探测干扰一体化波形在频段上会与对方雷达信号有所重叠,一体化设备探测回波会受到由对方雷达发射信号带来的强直达波影响,造成探测性能的严重恶化。本文考虑探干一体化系统与线性调频雷达对抗的场景,提出了两种直达波抑制算法（去斜频域滤波与稀疏恢复）。在第一种算法中,通过分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform,FRFT）估计对方线性调频直达波调频斜率,构造回波去斜函数,将直达波分量变换为点频信号后通过频率滤波进行滤除。在第二种算法中,以去斜滤波方法作为预处理步骤,针对直达波功率强时去斜滤波带来的回波能量损失问题,利用稀疏恢复的方法恢复损失信号,进一步提升了探干一体化系统的探测能力。通过仿真和实测结果验证了算法可行性。