太赫兹频段OFDM一体化波形的雷达探测性能分析

传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和速度两方面分析和比较了太赫兹频段正交频分复用-16阶正交幅相调制-线调频(OFDM-16QAM-LFM)、正交频分复用-二进制相移键控-线调频(OFDM-BPSK-LFM)、正交频分复用-最小相移键控-线调频(OFDM-MSK-LFM)3种OFDM一体化波形的雷达探测性能。数值仿真结果表明,OFDM-16QAM-LFM波形在太赫兹频段的距离和速度探测性能良好,但PAPR过高;OFDM-BPSK-LFM、OFDM-MSK-LFM波形采用相位调制代替幅度-相位调制,保持恒定包络特性;OFDM-BPSK-LFM一体化波形的距离分辨力不会随着子载波数量增加而恶化,但速度分辨力随着子载波数量的增加而受到很大影响,不适宜用于高速运动状态下多目标的速度检测;OFDM-MSK-LFM波形可承载更多的子载波,适应复杂场景下的多载波雷达探测需求。本文方法为不同应用场景的一体化波形选择提供了参考。     

基于改进LFMCW雷达的多目标识别算法

线性调频连续波（LFMCW）雷达在单目标情况下可以根据上下扫频段的两个差频信号准确探测目标距离信息及其径向速度。在多目标情况下,上下扫频段的差频信号由于缺乏关联信息无法准确配对,导致虚假目标数目远大于真实目标数目。为准确识别真实目标,本文提出一种改进LFMCW波形,在LFMCW波形前加上两段频率值互异的恒频波段,两段恒频波段组成双频调制连续波（FSK-CW）,可得到运动目标的距离信息及其径向速度用于剔除虚假目标。仿真结果表明,基于该波形的雷达在多目标情况下能够准确识别目标,且测速和测距精度都较高。     

太赫兹雷达直升机旋翼目标微动特性研究

直升机旋翼微动形成的微多普勒特征对于战场环境下直升机目标探测识别具有重要意义,掌握直升机旋翼的微动特性是雷达目标辨识的前提。太赫兹雷达波长短,多普勒效应显著,迫切需要掌握太赫兹频段旋翼目标微动特性。首先对偶数叶片和奇数叶片的螺旋桨目标进行建模,分别使用微波波段(3 GHz)与太赫兹波段(120 GHz,220 GHz)雷达对目标进行仿真分析,并从目标的回波信号特征出发提取多普勒频移信息,利用短时傅里叶变换进行时频分析,对比分析目标与雷达参数对其多普勒效应的影响及调制关系。仿真结果表明：在转速、视角以及直升机叶片长度均相同的情况下,太赫兹频段下的微多普勒效应比微波频段显著增强,多普勒曲线也更加清晰,叶片细节更加丰富。应用太赫兹雷达提取微多普勒信息能够为直升机目标识别提供重要特征。     

一种LFMCW雷达多目标速度配对方法

本文结合某雷达系统的实际需求,针对LFMCW雷达在多目标的环境下,对三角调频连续波信号的上/下扫频段差频信号的谱峰配对存在虚假目标的问题,提出了一种基于定频信号进行目标速度估计和目标配对方法。     

调频脉冲雷达信号的伸缩处理方法与DDR技术

宽带线性调频信号，是一种高分辨雷达信号。用伸缩处理方法可以获得目标高分辨距离像，并能够对静止目标实现精确测距。本文分析了速度对这种波形的测距精度和成像质量的影响。在分析三角波调制的线性调频信号的基础上，提出了用DDR技术消除速度对测距的影响方法。同时，提出了将两步伸缩处理方法用于处理宽带线性调频脉冲雷达信号。通过理论推导和仿真，证明了这种方法的可行性。     

一种改进波形设计的LFMCW雷达多目标检测方法

针对线性调频连续波(LFMCW)雷达中存在的距离-速度耦合及多目标频谱配对问题,提出了一种改进波形设计的方法.该方法通过发射梯形波调制的连续波信号,不仅可以解距离-速度耦合,而且能进行上升段和下降段频谱配对.仿真结果证实了该方法的有效性.     

一种汽车防撞雷达多目标识别方法

针对汽车防撞雷达在多目标环境下遇到的虚假目标问题,基于各种多目标识别方法给出一种改进型变周期线性调频连续波(LFMCW)雷达多目标识别方法。该方法将改进型变周期三角波作为调频信号,通过对回波信号进行动目标检测、恒虚警检测等处理后进行容差函数的判断,最终达到去除虚假目标的目的。仿真结果表明,与传统LFMCW雷达相比,该方法在复杂多目标环境下能去除虚假目标,从而更为准确地识别目标。在实际应用中为驾驶员提供正确的目标距离和相对速度信息,从而起到主动防御的作用。     

对战场侦察雷达的干扰

本文回顾了战场侦察雷达的原理,以锯齿和对称三角波调频雷达为例,叙述了其原理和参数。从理论上分析了这种雷达被干扰的机理,并对其距离拖引加杂波干扰、锯齿调相频移干扰和正弦波调相干扰产生的多目标速度欺骗干扰进行了数学分析。文章还指出这种新出现的雷达的干扰应给以重视。     

超宽带太赫兹调频连续波成像技术

太赫兹调频连续波成像技术具有高功率、小型化、低成本、三维成像等特点,在太赫兹无损检测领域受到了广泛关注。然而由于微波及太赫兹器件限制,太赫兹信号带宽难以做大,从而制约了成像的距离向分辨力。虽然高载频可实现较大宽带,但伴随的低穿透性和低功率会限制太赫兹调频连续波成像系统的应用场景。因此,聚焦于太赫兹波无损检测领域,提出一种时分频分复用的114～500 GHz超宽带太赫兹信号的产生方式,基于多频段共孔径准光设计,实现超带宽信号的共孔径,频率可扩展至1.1 THz。提出一种频段融合算法,实现了超宽带信号的有效融合,距离分辨力提升至460μm,通过人工设计的多层复合材料验证了系统及算法的有效性,并得到封装集成电路(IC)芯片的高分辨三维成像结果。     

基于CLEAN算法的非连续谱线性调频中断波信号处理

高频地波雷达工作在电磁频谱密集的短波频段,为了提高雷达抗干扰性能,可利用若干个干净频段合成雷达的有效带宽。研究了一种非连续谱线性调频中断雷达波形,提出了针对这种雷达波形的二维信号处理方案。仿真结果表明：该方案能有效地抑制距离旁瓣,提高回波信号检测目标的动态范围。     

基于变周期梯形毫米波二维配对多目标检测算法

毫米波FMCW雷达体积小、工作频带宽、分辨率高且抗干扰性能强,基于毫米波雷达的多目标检测算法是目前研究热点。但现有的基于FMCW的雷达多目标检测算法存在大量虚警、漏检的问题。文中研究了梯形调频连续波的发射波形并分析了典型的梯形多目标匹配算法,在此基础上结合频域-二维配对法对发射波形及多目标算法加以改进,提出了改进变周期梯形波及多目标检测算法,提高了多目标识别的准确度。     

基于包络补偿的对称三角线性调频连续波雷达多目标参数估计方法

多目标参数估计是对称三角线性调频连续波(STLFMCW)雷达运动目标检测中的一个难题.文章提出了一种利用包络走动现象来实现多目标参数估计的方法.首先建立了多目标的运动模型,通过分析目标的回波信号,推导得出了引起包络走动的误差因子;其次,通过正、负调频峰值配对得到了包含目标速度信息的速度矩阵,利用速度矩阵中的速度对回波信号进行包络补偿,并将补偿后的峰值进行重新配对,得到了模糊目标信息;最后通过剔除虚假目标,获得了准确的目标信息.仿真实验验证了所提方法的准确性和有效性.     

一种多目标FMCW雷达的高效距离速度测量方法

为实现FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）雷达在复杂多目标场合的无模糊测量,本文提出了一种梯形波调制方式,并首次推导了其在最坏情况下的虚假匹配结果数.在此基础上,本文创新地设计了快速中频容差匹配算法（TFBM,Tolerance-Fast Beat frequency Matching）和虚假目标消除算法（FGTC,Fast Ghost Targets Canceling）及其对应的容差匹配条件.其中TFBM算法可以根据一个梯形周期的测量结果,容差、快速地找出所有可能的匹配;FGTC算法可以消除TFBM算法结果中的虚假目标.严格地理论推导和仿真结果表明,在梯形波调制下的FMCW雷达配合使用TFBM和FGTC算法不仅可以无模糊测量多目标的速度、距离信息,而且可以显著地降低计算复杂度.     

一种改进的车载雷达多目标检测方法

针对传统的线性调频连续波(FMCW)雷达在多目标检测中存在距离速度耦合的缺陷,[JP]提出了一种FMCW+CW的改进方法,利用CW回波多普勒频率估算出的速度来剔除雷达多目标检测中存在的虚假目标,有效地解决了从多目标中检测真实目标的问题,并能估算出目标的速度和距离信息。计算机模拟仿真的结果证明了理论分析的正确性和新方法的有效性。     

对称三角线性调频连续波信号模糊函数分析

本文从对称三角线性调频连续波雷达体制的特点出发,导出了对称三角线性调频连续波信号模糊函数,分析了它的特点;阐明了它与单斜率线性调频连续波信号和脉冲LFM信号模糊函数的区别;从模糊函数的角度分析说明了采用对称三角线性调频连续波信号相对于单斜率线性调频连续波信号可以大大提高目标的分辨力,并能消除多目标环境中运动目标的距离速度耦合现象.     

基于波形对比度最优的扩展动目标恒虚警检测

在太赫兹高分辨引信系统中,引信与目标的相对运动会引起高分辨距离像剧烈变形,从而严重影响目标的检测。针对太赫兹引信扩展目标检测问题,提出了一种基于波形对比度最优的扩展动目标恒虚警检测方法。该方法利用波形对比度最优准则来估计雷达与目标之间的相对运动速度,进而实现运动补偿和恒虚警率目标检测,从而显著提高了太赫兹引信的目标检测性能。该方法简单并且在低信噪比的情况下也能有很好的检测效果。仿真实验验证了所提方法的优点和有效性。     

STLFMCW雷达信号波形设计与射频隐身特性分析

为了减小雷达信号被敌方无源探测系统截获的概率,研究具有良好射频隐身性能的雷达信号波形具有十分重要的意义.文中基于对称三角线性调频连续波雷达的工作原理,设计了对称三角线性调频连续波雷达的实现框图及流程及6种具有不同距离分辨率的对称三角线性调频连续波信号波形,探讨了对称三角线性调频连续波雷达的射频隐身特性.研究表明,对称三角线性调频连续波雷达信号波形在现代战场环境下具有较好的应用价值.     

三种引入Doppler量测的数据互联算法性能分析

针对多频连续波雷达系统中多目标跟踪问题,提出了三种引入目标径向速度量测的贝叶斯类多目标数据互联改进算法。为了清楚地对比三种改进算法与传统算法以及改进算法之间在跟踪精度、实时性等跟踪性能上的差异,对上述算法在相同环境下进行了详细的性能分析。首先,简述了各算法的互联方法;然后,建立了跟踪模型;最后,选取典型的多目标运动情况对这些算法进行了仿真实验,并根据仿真结果综合分析了它们各方面的跟踪性能。