基于导频的OFDM雷达通信一体化波形设计

为高效实现雷达通信一体化，提出了一种基于导频的正交频分复用(OFDM)雷达通信一体化波形设计方法。该方法充分利用通信系统中已有的导频信号，将导频与相位编码信号结合，实现雷达探测功能，且对通信速率等通信性能的影响较小。同时，为进一步增强雷达信号的抗干扰能力，引入混沌序列作为导频的相位编码序列。仿真结果表明，设计的一体化信号的模糊函数图呈优良的图钉形状，具有较高的距离-速度分辨率，同时，整体系统具有较高的通信速率与较低的通信误码率。     

一种OFDM雷达通信共享信号优化设计方法

多载波体制的雷达通信共享信号主要采用正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)技术进行设计。基于OFDM的雷达通信共享信号的循环前缀具有消除码间串扰、维持各个子载波正交的重要作用。但循环前缀会使信号模糊函数产生“伪峰”,降低能量利用率,影响雷达性能。针对该问题,提出了一种利用空白保护间隔的方法,在不影响通信质量的前提下消除“伪峰”,同时有效降低模糊函数的峰值旁瓣比。在此基础上进一步利用互补P4码和OFDM相结合的方式生成新的雷达通信共享信号。经仿真验证,相比于16阶正交幅度调制(16QAM)与OFDM相结合生成的16QAM-OFDM信号,新的雷达通信共享信号距离模糊图的峰值旁瓣比降低了1.871 dB。     

基于Partial FFT的间歇采样转发干扰抑制方法

针对现有的干扰对抗方法难以有效抑制间歇采样转发干扰的现状,提出了基于Partial FFT的间歇采样转发干扰抑制方法。该方法在分析了间歇采样转发干扰与OFDM通信系统中载波间干扰的相似性的基础上,参考OFDM通信系统中的Partial FFT解调算法,对雷达接收的信号进行分段处理,通过推导得到了分段后雷达信号和干扰信号的频谱表达式,并根据分段后的频谱特征,对每一个分段设计了干扰抑制滤波器,实现了干扰抑制。仿真结果表明,该方法对间歇采样转发干扰能够获得5～10dB的干扰抑制增益,并且经过干扰抑制后,可以大幅度降低雷达的检测代价。     

干扰探测一体化信号波形设计与性能仿真

针对探测信号易被截获发现且功能单一,而传统干扰信号对目标的距离分辨能力和速度分辨能力不足,提出了一种基于双载频伪随机二相编码信号的干扰探测一体化信号波形。构建了双载频伪随机二相编码信号的信号模型,推导了其信号模糊函数与频谱函数数学表达式;为分析信号的探测能力和干扰能力,对信号的模糊函数和频率特性进行了仿真。实验仿真结果表明,双载频伪随机二相编码信号的模糊图在时延轴和多普勒频率轴上都具有较好的距离和速度分辨能力,且信号频谱特征图呈现明显的噪声特性,可为干扰探测一体化共享信号波形设计提供理论参考。     

基于数字信道化的雷达信号调制类型识别

在宽带数字信道化处理的基础上对线性调频信号、二相编码信号和四相编码信号三种典型的脉冲压缩雷达信号进行识别。从便于工程实现的角度出发,采用一种由粗到细的方法。通过设置一定的带宽门限值,粗识别为线性调频信号和相位编码信号两大类,再采用8点累加时域瞬时自相关法,通过相位跳变累加值的不同,实现对相位编码信号的细识别。仿真结果表明,该方法可实现对低截获概率体制雷达信号的调制类型识别。     

基于图形轮廓的雷达信号模糊函数主脊切面特征提取方法

从复杂体制雷达辐射源信号中提取有效的特征参数,是解决复杂雷达信号分选问题的有效方法。鉴于模糊函数(AF)的主脊切面能很好地描述信号的模糊能量分布信息,提出一种基于图形轮廓的AF主脊切面特征提取方法,该方法提取了反映切面图形轮廓变化剧烈程度的累积角度和反映切面图形轮廓固有特征的单位累积长度作为信号分选的特征向量。模糊C均值聚类实验结果表明：当信噪比不低于12 dB时,常规信号、线性调频信号、二相编码、四相编码、M伪随机序列和二频编码6种典型雷达信号的分选成功率均为100%,即使在信噪比为0 dB时,平均分选成功率也能达到93.5%;在0～20 dB动态信噪比环境中平均分选成功率达到98.9%. 理论分析与分选耗时比较实验结果表明,所提方法具有较低的算法复杂度,证实了其有效性和时效性。     

正交时频空雷达通信一体化波形优化设计方法

正交时频空（Orthogonal Time Frequency Space,OTFS）是一种支持在强多普勒环境中进行信息可靠传输的调制技术。该技术应用于雷达通信一体化系统中,对峰值旁瓣比和包络峰均比进行联合抑制,实现正交时频空雷达通信一体化波形的优化设计。分析了正交时频空雷达通信一体化信号的模糊函数以及通信信息对其的影响。通过伪随机序列对通信信息进行扩频,进而优化模糊函数的峰值旁瓣比,联合迭代限幅滤波技术来降低一体化信号的包络峰均比。仿真结果表明,所提算法可以在抑制峰值旁瓣比的同时使得包络峰均比也得到降低,具有较好的雷达通信一体化性能。     

基于瞬时频率提取的信号分选方法研究

雷达信号分选与识别是雷达对抗侦察信号处理的重要内容之一,也是进行雷达特征提取、识别以及威胁评估的前提和基础。充分利用雷达的各种信息参数是进行雷达信号分选识别时的关键。文中通过对常规信号与线性调频信号以及二相编码信号的分析,讨论了一种基于瞬时自相关的瞬时频率提取的方法,并用一匹配滤波器进行了信号的匹配。这种方法对信号的分选的精度有一定的提高。     

基于联合投影字典学习的辐射源调制识别

针对字典学习用于辐射源识别时原子表征能力有限和复杂环境适应性不足问题,提出一种基于联合投影字典学习的辐射源识别方法。利用时频变换提取辐射源信号初始特征,并通过降维、降噪实现特征预处理;采用核空间投影和降维投影学习方式优化字典原子结构,基于数据集训练获取联合投影字典;通过分类测试完成了有效性验证。仿真结果表明：该方法所提取字典原子具备较强表征能力,能够适应参数多变的复杂环境;较常规有监督字典学习方式更易区分多类型、高相似度信号,-6 dB时单载频信号、线性调频信号、非线性调频信号、二相编码信号、四相编码信号、Frank信号、二相频率编码信号、四相频率编码信号、非线性调频-二相编码复合调制信号、二相频率编码-二相编码复合调制信号10类辐射源信号的整体平均识别率为94.4%.     

PRC—CW雷达多目标检测的逐次消去脉压-FFT方法

伪随机二相编码连续波(PRC-CW)雷达应用于多目标环境下时,如果各个目标回波功率相差较大,弱目标回波信号会淹没在强目标回波信号的距离旁瓣中,对信号检测造成很大的影响.针对上述问题,提出采用基于CLEAN思想的逐次消去脉压-FFT处理方法消除强目标回波信号的距离旁瓣对弱目标回波信号的影响.理论推导和仿真实验证明了该方法的有效性.     

基于曼彻斯特编码特性的二次雷达混扰信号分选

针对二次监视雷达(SSR)应答信号混扰导致解码错误的问题,提出基于模式S应答信号曼彻斯特编码特性的SSR混扰信号分选算法。该算法首先根据曼彻斯特编码特性构建混扰信号的分选模型,将分选问题转化为非对称非正交的联合对角化问题,然后通过一种较为简洁的求解方法,快速求解出分离矩阵,以实现对混扰信号的有效分选,并可准确地估计出应答信号的到达方向。仿真验证表明,该算法在低信噪比情况下保持较好的分选性能,且其性能受应答信号的到达方向和相对延时影响较小。     

基于FRFT的几种典型相位编码信号检测与参数估计

多相编码(Frank码、P1码、P2码、P3码与P4码)信号是一类典型的低截获概率雷达信号。针对该类信号的检测与参数估计,分析了多相编码信号的时频分布特征,讨论了多相编码信号在分数阶Fourier域的频谱分布特征,并以Frank码信号为例,推导出多相编码信号的主要特征参数的估计表达式。提出了一种基于分数阶Fourier变换(FRFT)的多相编码信号检测与参数估计算法。该算法给出一种利用FRFT估计多相编码信号载频的方法。最后,仿真结果表明该算法在低信噪比(SNR)条件下对多相编码信号仍具有较好的检测和参数估计效果。     

正交梳状谱型探测干扰一体化信号波形

针对现代武器平台上同构电子系统所用一体化信号在实际应用中不能灵活控制信号形式的问题,提出了正交梳状谱型探测干扰一体化信号波形。该波形是在基于所提梳状谱信号的正交性特点上,用其分别对探测信号和干扰信号进行调制,得到一种能灵活控制信号形式的雷达探测干扰一体化波形,实现干扰探测两类功能一体化。仿真结果表明,通过该方法设计的信号波形具有较好的测距与测速能力,且能够在完成隐蔽探测的同时进行有效干扰,为同构电子系统的设计提供了参考。     

基于栈式降维与字典学习的辐射源调制识别

针对低信噪比环境下辐射源调制识别准确率和时效性不高问题,提出一种基于时频特征、栈式降维和字典学习的分类识别系统。对时域信号进行时频变换和稀疏域降噪,获取二维时频特征并降低噪声干扰;基于无监督学习的栈式降维网络提取低维非线性特征,进而降低特征冗余并提高后续处理时效性;通过多项判别约束和正则约束强化字典类间判别能力与分类时效性,并实现调制类型识别。仿真结果验证了该分类识别系统的有效性和可行性：当信噪比为-8 dB时,单载频信号、二相频率编码信号、四相频率编码信号、线性调频信号、二相编码信号、四相编码信号、Frank信号7类辐射源信号的整体平均识别率达到95.93%,具备较强的鲁棒性和时效性。     

基于FRFT循环处理的LFM-PRBC雷达信号截获与特征提取

针对线性调频-伪码调相复合调制雷达信号(LFM-PRBC)的截获与特征提取问题,提出分数阶傅里叶变换(FRFT)循环处理方法,信号在FRFT循环域(CFRFD)实现能量积累形成峰值。通过CFRFD搜索峰值检测信号,提取线性调频载频和带宽,二相编码码元宽度和伪码位数等参数。通过CFRFD时频滤波重构复合信号,利用相关变换提取信号的伪码相位信息。经过理论分析和计算机仿真验证,该方法能有效完成高斯白噪声背景下低信噪比复合调制雷达信号的截获与特征提取。     

低信噪比下LFM-BPSK复合调制信号参数估计

ILFM-BPSK复合调制信号兼具线性调频信号(ILFM)与二相编码信号(BPSK)的优点,已经广泛应用于多种雷达中。提出了基于插值优化分数阶傅里叶变换(FRFT)和循环谱相关的参数估计算法。首先对ILFM-BPSK信号进行平方处理,将信号转化为倍频的ILFM信号,采用插值优化FRFT方法估计ILFM信号的起始频率和调频斜率,然后重构ILFM信号,并与原信号共轭相乘得到基带BPSK信号,最后采用循环谱相关技术提取BPSK信号的码速率。仿真实验表明,该参数估计算法能在低信噪比条件下精确估计信号参数。     

基于曼彻斯特编码算法的单通道二次雷达信号重构方法

针对目前算法不能有效解决单通道信号混扰的问题,提出了基于曼彻斯特编码算法的单通道二次雷达信号重构方法。该方法首先将接收到的混扰信号进行采样重构,得到新的混扰信号矩阵;然后利用MDA算法对信号进行估计与分选;最后将得到的分选信号矩阵进行重构、解码,得到相应应答信号。仿真结果说明:改进方法对单通道的混扰信号可以进行有效分选。     

MIMO雷达的相位编码信号设计

多输入多输出(MIMO)雷达可以发射多个彼此相关或不相关的的探测信号。该文针对MIMO雷达相关信号设计问题,提出一种相位编码信号设计方法。该方法通过采用遗传算法优化设计一组相关的相位编码信号序列,使其满足期望的自相关和互相关特性来实现期望空间方向图的逼近。仿真结果证明了该方法用于相关相位编码信号序列设计的可行性和有效性。     

脉冲压缩多普勒雷达高度表信号处理算法

脉冲多普勒雷达非模糊距离测量可通过发射多重频脉冲实现,但将会增加雷达系统及信号处理的复杂程度,以此为出发点,提出一种针对线性调频脉冲压缩多普勒雷达解距离模糊的方法,即通过对线性调频脉冲串的脉冲间进行相位编码调制,在处理上采用脉冲内(脉压处理)以及脉冲间(多普勒处理)进行二次相参积累算法,除解决雷达的距离模糊问题外,大大提高了雷达对弱信号的检测能力和抗干扰能力,从而也进一步提高雷达的距离性能.该信号波形以及处理算法可在高高度雷达高度表中取得应用.     

声屏蔽水下多址接入研究

针对水下多用户通信中存在的多址干扰问题,提出一种基于声屏蔽的多址接入方法。声屏蔽是利用不同信源与接收阵之间的多途信道差异实现多址接入的。通过对接收信号的屏蔽聚焦处理,使得多址干扰被有效抑制,信源信号被时反聚焦后得到增强,多途影响将明显减弱。将声屏蔽与正交频分复用(OFDM)结合,设计出了基于声屏蔽的OFDM多用户通信系统,该系统可以在不占用额外带宽的条件下实现多用户通信。通过理论分析和仿真研究表明:声屏蔽不仅能够抑制多址干扰,同时也对期望信号进行聚焦,可以有效提高通信系统的数据吞吐量,降低误码率。此外,声屏蔽允许在同一方向上对不同用户同时通信。