基于C2算法海杂波抑制在低仰角跟踪时的应用

由于多径反射信号的干扰,雷达低仰角测量一直是一个难点。结合脉冲测量雷达技术特点,阐述了测量雷达常用的低仰角跟踪技术,通过分析多径误差机理,提出了利用C2算法、海杂波抑制处理技术,实现复杂背景环境条件下对低空目标的跟踪策略,给出了理论分析与验证成果。     

一种基于线性预处理的米波雷达低仰角处理算法

由于多径效应的存在,使得米波雷达在低仰角时接收到的回波是两组相干信号,即直达信号和反射信号的矢量叠加.本文提出了一种米波雷达在低仰角情况下DOA(波达方向估计)的新方法,先对实测数据进行线性变换,然后对线性变换后的数据和实测数据的差分结果应用角度超分辨算法,实现米波雷达低仰角的波达方向估计.算法对信号所处环境不敏感,可以有效地克服多径效应.理论分析和计算机仿真都表明新算法的优越性.     

基于波束域的米波雷达低仰角波达方向估计

针对米波雷达低仰角工作时除了收到目标的直达波外,还会收到与直达波相干的地(海)面反射的多径信号,提出了一种基于波束域的米波雷达低仰角波达方向估计的新算法.利用阵列输出数据协方差矩阵构造一个Toeplitz矩阵,以实现对雷达回波数据的解相干;在波束域对降维后的数据协方差矩阵应用基于信号子空间的角度超分辨算法实现波达方向估计;最后,研究了波束域下米波雷达低仰角波达方向估计的特点,分析了不同信噪比、波束个数对算法性能的影响.所提算法不但可以有效地克服多径效应,还极大地降低了运算量,理论分析和计算机仿真都证明了新算法的优越性.     

存在互耦误差条件下的米波雷达低仰角测高算法

由于多径效应的存在,雷达在低仰角跟踪时除了接收到目标的直接回波外,还会接收到与直接回波相干的地(海)面反射的多径信号.针对存在阵元间互耦情况下的米波雷达低仰角测高问题,本文提出了一种改进的加权空间平滑算法.首先,通过特殊的子阵划分方式,使互耦误差和波达方向估计的代价函数无关,使之转化为无互耦误差条件下波达方向估计问题.然后,直接利用阵列接收数据求得最优加权矩阵,对子阵输出的自相关矩阵和互相关矩阵进行加权空间平滑,改善解相干的性能,提高存在互偶误差情况下米波雷达低仰角波达方向估计的精度.理论分析和计算机仿真都表明了新算法的优越性.     

基于多径分布源模型的米波雷达测高算法

针对复杂环境下的米波雷达低仰角测高问题,建立多径信号服从高斯分布源的阵列信号模型,提出一种广义约束多重信号分类(MUSIC)算法。该算法将多径信号作为约束,通过限制信号子空间包含多径导向矢量,来提高直达波的估计精确度。算法性能不受信号相干和地面反射系数的影响。与传统的测高算法相比,该方法在复杂反射地形下能有效进行目标高度估计。计算机仿真结果验证了该算法的可行性。     

频率捷变雷达跟踪海面低空目标的频点自适应优化技术

针对雷达跟踪海面低仰角目标产生多径效应引起的仰角测量误差问题,本文建立了海面多径反射和频率捷变下低角误差测量模型,提出了一种基于频率捷变自适应优化的改善低角测量误差方法。该方法通过宽带频率捷变去除目标信号与多径反射信号的相关性,利用网格自适应直接搜索算法（Mesh Adaptive Direct Search Algorithms,MADS）优化频点技术,根据不同距离、不同高度和不同海情产生多径效应的大小自动选择频点改善误差,形成了雷达自适应频率捷变对抗海面低空目标多径的方法。仿真结果表明,该方法能根据不同情况自动选择低误差频点,控制每一个距离的低角测量误差在±2 mrad内,基于网格自适应直接搜索的频点优化算法也大大提高了频点选择速度,减少了迭代次数,表明了该优化算法的有效性。     

三子孔径算法在米波雷达仰角测量中的应用

为了解决米波雷达仰角估计中的地(海)面多径反射问题,阵列超分辨算法得到了广泛重视,特别是MLE(最大似然估计)算法能够很好地解决多径相干源的测角(波达方向估计)问题。三子孔径算法(3SA)就是在MLE算法的基础上提出的一种算法,该算法在减少运算量的同时保持了较高的测角精度。在三子孔径算法的基础上,利用米波雷达仰角测量模型中目标信号与地(海)面多径反射信号(又称镜像信号)的几何关系,提出了改进的三子孔径算法。同时通过计算机仿真验证了改进算法要优于原始算法。     

雷达低仰角测量算法仿真系统设计

设计了一套功能完备的雷达低仰角测量算法仿真系统,能够产生不同波段、不同体制雷达在各种海情条件下的海杂波,能够模拟各种多径反射环境下雷达回波视频信号,完成对多种低仰角测量算法的仿真计算,分析并比较算法性能,为雷达系统论证设计过程中低仰角测量算法的选择提供依据。     

一种基于空域滤波的米波雷达测高新方法

针对米波雷达波束宽、易受阵地反射多径影响的问题,提出一种基于空域滤波的米波雷达低仰角测高新方法。首先该方法形成指向偏离搜索仰角的空域滤波器,并在搜索仰角及对应的多径反射角处形成两个零陷以对消目标直达回波和多径反射回波。然后,对阵列信号进行滤波,通过滤波后信号能量最小值的角度信息估计目标仰角和高度。与传统的高分辨算法相比,该方法对平坦及粗糙反射面均具有适应性,具有低运算复杂度和高测量精度。最后,计算机仿真和实测数据的处理结果验证了该算法可行有效。     

基于广义MUSIC 算法的低仰角估计新方法

由于多径信号的存在,米波雷达对低仰角目标的估计性能受到严重影响。针对这一问题,该文首先介绍了广义MUSIC 算法及两种改进算法,理论分析表明这些算法有效性的实质是对基本谱峰搜索方式进行加权,抑制了小角度产生的大谱值。在此基础上,该文提出了基于广义MUSIC 算法的低仰角估计方法模型,并给出一种新的低仰角估计方法。该方法利用了更加合理的权值,与已有方法相比,估计的成功概率更高,性能更优。仿真试验验证了该方法及模型的有效性和正确性。      

基于射线追踪的米波雷达低角测高

由于实际地形条件很复杂,难以准确建立雷达信号多径传播模型,从而影响了米波雷达低角测高的性能。文中提出采用射线追踪法来改进雷达反射信号多径模型,使其更接近于电波真实传播路径,以期达到提高超分辨测高算法地形适应性的目的。仿真和不同地形条件下的试验结果表明：基于改进后的多径反射模型的超分辨算法在解决地形适应性问题上卓有成效。     

基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法

基于时间反转（Time Reversal, TR）技术的米波多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）雷达能够有效利用反射波能量,较大地提升信噪比,但由于多径效应的存在,其采用均匀线阵信号模型时仍面临超低空目标测高精度下降以及测高误差随俯仰角变化起伏剧烈的问题。本文以降低多径效应的影响为目的,从阵列结构和算法实现两个方面出发,将稀疏阵列应用于米波TR MIMO雷达的低空目标测高。首先,本文建立了基于稀疏阵列的单基地米波TR MIMO雷达镜面反射信号模型,然后结合广义多重信号分类算法和最大似然算法,提出了适用于该模型的低空目标测高方法。最后,仿真实验表明,本文所提出的基于稀疏阵列的米波TR MIMO雷达低空目标测高方法具有更显著的结构优越性和更优的低空目标测高性能。     

C^2算法在雷达低空目标俯仰角测量中的应用

由于多径信号的干扰，单脉冲比幅测角体制的雷达在对低空目标俯仰角测量时，会带来很大的误差。将传统的多目标分辨算法（C^2算法）应用于某相控阵雷达系统低空目标偏轴跟踪中俯仰角的测量，文中给出某次实际飞行试验中的测量结果，并对测量结果进行修正，表明该算法具有比较优良的抗多径干扰性能，验证了该算法在低空多径环境下目标俯仰角测量的有效性和可实施性。     

米波雷达低仰角目标多径模型及其反演方法研究

现有的低仰角测高方法多采用镜面反射模型,将直达波与多径简化为两远场点源;然而实际中不规则反射面使多径回波波前畸变,远场点源模型难以完全描述多径信号。针对此模型失配问题,该文重点研究低仰角目标多径模型,首先分析经典多径模型,对反射系数和反射面高度进行参数反演;然后提出一种扰动多径模型,将反射面对多径回波的影响建模为扰动反射系数,并利用最大似然算法反演扰动反射系数。计算机仿真结果验证了参数反演方法的有效性;实测数据验证了复杂情形下所建模型的合理性和反演方法的有效性,提高了低仰角测高算法在实际阵地的适用性。     

米波雷达仰角和多径衰减系数联合估计算法

 针对多径信号严重影响米波雷达低仰角测高的问题,基于广义MUSIC算法的思想,提出了一种可同时估计目标仰角和多径衰减系数的新算法。该算法利用阵列协方差矩阵和搜索角度计算出虚拟的多径衰减系数,然后将该系数与搜索角度一起构造子空间,当该子空间与噪声子空间正交时,即可获得波达方向角度,对应的系数即为多径反射波相对于直达波的多径衰减系数。该算法在克服多径效应的同时,不损失阵列孔径,不要求阵列具有特殊的结构。理论分析和仿真结果表明了该算法的优越性。     

RSS协助的ray-tracing室内定位算法

针对室内定位,当信号受到非视距(non-line-of-sight, NLOS)和多径传播的影响时,本文提出一种接收信号强度(Received Signal Strength, RSS)协助的Ray-tracing室内定位算法,改进已经提出的基于虚拟基站方法的信号到达时间 (Time of Arrival, TOA)和信号到达角度(Direction of Arrival, DOA)室内无线信号Ray-tracing模型,利用信号RSS测量值优化算法,实现TOA、DOA和RSS协同定位,提高室内多径及非视距环境下,无线定位的精度,降低算法复杂度,提高算法处理信号多重散射的能力并降低了对基站的依赖性适用环境更为广泛。首先通过RSS得到信号源可能存在的位置,随后利用Ray-tracing原理并使用虚拟基站,将非视距路径定位问题转化为视距路径定位问题,利用TOA和DOA对直射、透射、反射和绕射情况进行分析建模,最后使用最小二乘法对可能的位置进行筛选,得到信号源的最终位置。仿真结果表明,本算法较改进前拥有更高的定位精度。      

非高斯噪声下的滤波算法跟踪低空目标

雷达跟踪低空目标 ,由于多径效应的影响 ,在俯仰角测量上会近似周期地出现方差很大的尖峰误差 ,这时应用卡尔曼滤波算法会导致较大的跟踪误差。文中近似地建立了多径条件下观测噪声的非高斯模型 ,并应用非高斯噪声下的滤波算法跟踪低空目标 ,通过计算机仿真得到了满意的结果     

米波雷达的低角测高分析

雷达在测高过程中受多径效应的影响,而在低仰角情况下测高精度受其影响更大。对这些问题进行了研究,建立了地面反射模型,分析了米波三坐标雷达的测高性能,对其改进测高精度的方法做了一些有益的探索。