一种新型的低旁瓣MIMO雷达发射波形设计方法

该文通过对经典低旁瓣MIMO雷达发射波形设计方法的改进,提出一种新型的低旁瓣MIMO雷达发射波形设计方法。该方法首先引入发射波形主瓣下界、主瓣上界两个参数,并设定主瓣下界的值;其次分别以最小化峰值旁瓣、最小化积分旁瓣为目标函数,以发射信号协方差矩阵半正定、各阵元发射信号恒功率为约束条件,在此基础上,在约束条件中加入对主瓣波动的限制,建立半正定规划优化问题,并且可通过设定不同的主瓣上界的值来控制主瓣波动、抑制旁瓣;最后利用一次凸优化算法得到全局最优解。仿真结果表明,该方法在只需求解一次凸优化问题的前提下,所设计波形旁瓣降低且可控。     

基于交替投影的MIMO雷达最优波形设计

该文研究用于多输入多输出(MIMO)雷达的具有低相关旁瓣的恒模波形设计方法,这类波形可以抑制距离旁瓣遮蔽和不同信号回波之间的相互干扰。首先,根据非周期相关函数与功率谱(PSD)之间的傅里叶变换对关系,将波形的相关特性优化问题转换为功率谱优化问题;然后,基于功率谱拟合的思想,将设计波形的功率谱向理想波形功率谱逼近;最后,在时、频域交替投影的算法框架下,利用快速傅里叶变换(FFT)实现波形的优化设计。计算机仿真表明,该算法能够设计具有良好相关特性的MIMO雷达波形且运算效率较高。     

一种新的超宽带脉冲波形设计方法

首先介绍了UWB成形脉冲的算法,然后基于Hermite矩阵和Chirp信号得到了UWB的成形脉冲。在对Chirp脉冲的带宽、中心频率等性能参数比较分析的基础上,将若干个Chirp脉冲信号进行线性叠加,通过仿真结果表明,随之产生的脉冲信号不仅满足FCC对UWB脉冲信号辐射功率要求,而且其脉冲信号的频谱利用率也很高,同时还能有效抑制对其他窄带系统的干扰。     

一种相位域低积分旁瓣雷达波形优化方法

雷达波形优化作为雷达领域中最重要的课题之一,受到广泛关注.雷达探测波形不仅要有恒定的幅度,还要有低的自相关副瓣.由于恒模约束是非凸的,所以针对低自相关旁瓣恒模波形优化问题复杂度很高.已有算法通常将包含波形幅度和相位信息的多维向量空间作为优化问题的可行解集合,计算过程需要恒模约束条件参与,导致寻优难度和计算量较大.该文提...     

基于谱逼近的瞬态极化雷达最优波形设计

针对瞬态极化雷达(IPR)两路极化波形相关度较高而导致的目标极化参数估计误差大的问题,该文提出纯相位谱逼近算法(POSAA)来设计具有低相关水平的波形对。首先,以积分旁瓣电平准则构建目标函数;然后利用相关与谱的傅里叶变换对关系,基于谱逼近的思想,推导了目标函数的频域表示;最后获得目标函数的梯度和Hess矩阵,并采用信赖域方法优化求解目标函数以获得理想波形。仿真结果表明优化后的波形对具有极低的相关水平,且利用该优化波形获得的目标参数误差远小于当前常见波形。     

多信号模型下精确干扰波形设计方法研究

精确干扰是电子战领域的新概念,核心思想是通过集群无人机将干扰功率高效、精确地投送至目标设备,且不影响友邻设备的正常工作。然而,当前的窄带波形设计方法无法精确控制目标区域内的最低合成功率,在实际中难以实施有效干扰;而现有的宽带波形设计方法的计算效率较低。为了解决上述问题,分别针对窄带和宽带信号模型提出2种精确干扰波形设计方法。在窄带波形设计方法中,以最小化友邻区域的最大合成功率为目标,并将目标区域的最小合成功率高于给定阈值作为约束条件,以半定规划方法求解波形协方差矩阵;在宽带波形设计方法中,首先将波形的四次目标函数降为二次,然后以交替最小化方法进行求解。仿真实验表明,提出的窄带波形设计方法较现有算法具有更好的干扰有效性,宽带波形设计方法具有更高的计算效率。     

一种实现低距离旁瓣的四相编码脉冲压缩波形及其处理技术

从二相互补编码信号出发，提出了一种设计四相编码脉冲压缩波形的方法。应用适当的信号处理技术，所设计的四相编码脉压波形可以在理想情况下实现零距离旁瓣压输出。计算机仿真结果证实了本方法所设计的脉压波形的实用性。     

杂波环境下共享频谱恒模波形设计

针对射频频谱环境愈发拥挤问题,深入研究了通过波形设计的手段实现频谱共享的问题。为紧密贴近工程实践,提出了一种新的方法设计恒定幅度信号的问题。该算法首先针对雷达发射端,提出雷达波形满足特定的时域与频谱要求,施加约束,然后考虑雷达接收滤波器接收杂波,以优化最大信干噪比建立优化问题模型,得到了一个非凸的分式规划问题模型。最后,利用分步优化方法分解为两个优化问题,并且将非凸问题松弛为可解的凸问题再利用高斯随机化方法得到优化信号,多次循环优化。仿真结果验证了该算法的有效性,该方法设计得到的探测信号能够实现频谱共存,而且信干噪比性能能够得到保证。      

一种抗速度欺骗干扰的认知波形设计方法

由于传统雷达采用固定波形发射模式,速度欺骗干扰极易影响雷达对真实目标多普勒的检测,使雷达跟踪上错误的目标或检测到多个虚假目标,给雷达探测带来巨大的挑战。为提高雷达抗速度欺骗干扰的能力,保证雷达对真实目标多普勒的正确检测,提出了一种脉间相位编码波形设计方法。该方法利用认知流程获取的目标和干扰信息,选取阻带干扰能量最小准则,通过循环迭代算法设计脉间相位编码波形,实现了雷达在速度欺骗干扰环境下对多目标的正确检测。仿真结果验证了该方法的有效性。     

抑制特定区间距离旁瓣的恒模波形设计方法

该文提出在特定的距离旁瓣区间具有极低相关幅值的恒模波形设计方法。该类波形可应用于具有发射自适应能力的雷达、声呐和通信系统,以抑制距离旁瓣遮蔽和多路径等干扰。该文使用0-1加权的积分旁瓣电平构造目标函数,将波形设计转化为无约束优化问题。针对目标函数的特点,基于功率谱拟合的思想提出了初始点选择算法,推导了目标函数梯度和Hessian矩阵的解析表达式,并利用子空间信赖域算法求解该优化问题,提高了优化过程的计算效率。计算机仿真表明,对于连续区间和多个离散点的距离旁瓣抑制,均能提供较好的效果。     

单脉冲脉内互补低距离旁瓣雷达波形设计

雷达脉冲压缩的距离旁瓣较高将会导致遮蔽效应的产生,已有的低旁瓣波形设计都是基于全脉冲相关进行处理。本文利用波形组合的方法进行波形设计,基于单脉冲脉内分段脉压信号处理方式和互补码自相关求和零旁瓣特征相结合,利用频域正交设计,将两个或多个互补序列调制至不同频点以子脉冲的形式分段合并为恒模单脉冲雷达波形。仿真试验表明,本文设计的单脉冲脉内互补低旁瓣波形脉压后的峰值旁瓣电平和积分旁瓣电平较低,分段脉压结合互补码零旁瓣特征的信号处理方式虽然会导致0.89 dB左右的信号处理增益损失和主瓣展宽,但却能够突破部分相位编码信号的峰值旁瓣电平下限。强弱目标场景仿真表明,与线性调频信号相比,本文提出的雷达波形不会导致强目标的副瓣对弱目标的遮掩。恒虚警检测仿真表明,在剔除强目标峰值后,本文所提波形对弱目标的检测概率要优于传统的线性调频信号。     

连续凸逼近加权自相关波形优化方法

针对雷达系统对距离向干扰抑制的需求,提出一种基于连续凸逼近的加权自相关恒模波形设计方法。由于原始问题的目标函数为不定二次型,无法直接求解,通过构造目标函数的上边界函数并对其最小化,获得原最小化优化问题的等效形式。同时,对非凸的恒模约束进行松弛处理,构建易于求解的凸优化模型。在此模型基础上,利用成熟优化工具对凸问题进行求解,并对最优解的幅度强制归一化得到恒模序列。通过数值仿真,将连续凸逼近算法与现有算法进行比较,验证了所提算法的可行性和快速收敛性。     

一种雷达探测波形精细化设计方法

三坐标相控阵雷达探测的空中目标为无人机、直升机等,各型目标的飞行一般都有其典型高度,不会超过某个固定高度。结合某雷达系统的总体方案设计,根据雷达在俯仰维内探测目标的空域分布典型特点,提出一种探测空域和波形精细化设计方法,在保证雷达正常搜索范围的前提下,可有效地缩短雷达的对空搜索时间,提高雷达搜索数据率。该方法同样可用于对地面目标的探测波形设计中。     

组网雷达低自相关旁瓣和互相关干扰的稀疏频谱波形设计方法

组网雷达在提高目标检测、跟踪和抗干扰性能方面表现出巨大潜力,但也存在高自相关距离旁瓣和各节点雷达间波形的互相关干扰问题,同时还面临工作频段拥塞问题,尤其是工作在高频(HF)至超高频(UHF)的宽带组网雷达。针对上述问题,该文在信号恒模约束下,建立联合优化功率谱密度(Power Spectrum Density, PSD),以及自相关和互相关函数积分旁瓣电平(Integrated Sidelobe Level, ISL)的波形设计目标函数。利用离散傅里叶变换性质和特征子空间分解,提出一种低运算复杂度的循环迭代算法求解该目标函数。仿真结果表明,优化后各节点雷达发射波形具有稀疏频谱特性,同时还具有低自相关和互相关干扰旁瓣,所提算法具有较高的运算效率。     

复杂环境下雷达抗干扰及多功能一体化波形设计方法研究

现代战争中敌我双方各种武器装备所辐射的高密度、高强度、多频谱的电磁波,民用电磁设备的辐射以及自然界产生的电磁波等导致了雷达面临的电磁频谱环境越来越复杂和拥挤。为使雷达在复杂电磁环境中能有效工作,从波形设计的角度出发,分析了雷达波形设计必须考虑的约束条件和常用的波形性能度量指标,总结了近年来针对不同应用场景需求和复杂电磁环境下的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达(多波形)和单输入单输出(Single Input Single Output,SISO)雷达(单波形)波形设计的建模思路和优化手段,将建模思路和优化手段扩展用多功能一体化(探通、探干等)波形设计。建模思路和优化手段可为未来复杂电磁环境下雷达抗干扰波形设计以及多功能一体化信号设计提供参考和依据。仿真实验结果表明,所提算法设计的多功能一体化波形能够在保持指定的通信需求的同时达到理想的雷达探测性能。     

一种基于完全互补码波形设计的抗间歇式采样转发干扰方法

间歇采样转发干扰(ISRJ)是一种先进的有源相干干扰技术,对雷达的探测性能有较大的影响,且现有抗ISRJ的方法需要求解复杂的波形优化问题以及需进行干扰识别和剔除。于是,在深入研究ISRJ的基础上,该文基于完全互补码提出一种抗ISRJ的方法。针对ISRJ时域采样不连续的特点,该文首先通过脉内频域正交的方法将完全互补码中的所有互补波形按照子脉冲掩护的方式编入单个脉冲雷达波形。然后,基于脉内分段脉冲压缩的处理方式,利用完全互补码波形的理想互相关和自相关特性,设计非匹配滤波器系数在抑制ISRJ的同时能得到较低的距离旁瓣。相比于现有抗ISRJ的方法,所提方法在线设计能力更强且无需进行干扰识别和剔除。仿真实验表明所设计波形能有效对抗多种样式的ISRJ且具有较高的多普勒容忍度。     

基于迭代凸优化的恒模波形合成方法

针对认知雷达合成的时域恒模波形能量谱误差大的问题,该文提出了一种基于迭代凸优化的恒模波形合成方法。该方法首先将波形合成过程转化成峰均功率比(PAPR)约束下的优化问题,克服了常规波形合成过程中时域和频域独立优化导致的整体收敛速度慢,局部最优值能量谱误差大的问题。其次通过最小化加权误差矢量值(WEVM)降低阻带功率水平,提高干扰及强杂波抑制能力。最后通过一系列变换操作将优化问题转化成二阶锥规划(SOCP)问题求解。计算机仿真验证了所提算法的有效性。     

基于Coiflets正交小波的超宽带脉冲波形设计

脉冲波形设计是超宽带(UWB)系统的关键技术。基于Coiflets正交小波提出一种产生UWB信号正交成形脉冲的新方法。仿真结果表明,基于Coiflets正交小波产生的新UWB脉冲的功率谱密度比高斯导函数脉冲能更好地满足FCC的频谱模板要求,有较高的频谱利用率。利用正交小波的正交性,设计的UWB脉冲波形可用于多用户通信。利用小波基函数产生的一系列脉冲进行组合叠加,可以达到更高的频谱利用率。     

模糊函数约束下的高多普勒容性波形设计方法

本文研究了模糊函数约束下的波形设计方法,针对所设计波形多普勒容性差的问题,构造了满足多普勒容性和低旁瓣的期望模糊函数,并利用对角加载技术使得相关矩阵保持正定性,将设计波形模糊函数与期望模糊函数的二维差异作为代价函数,使得波形设计问题转化为优化问题,通过循环搜索方法求取恒模优化波形。仿真结果表明,基于本文算法设计的波形在零多普勒旁瓣损失较小的前提下,具有较好的多普勒容性和较低的二维旁瓣功率水平,并具有较快的收敛速度。