基于串行时分CC-CDMA的雷达通信一体化

为了提升目标检测性能,解决多目标和多用户之间的自干扰和互干扰问题,基于串行时分互补码-码分多址（CC-CDMA）技术提出一种雷达通信一体化系统。首先,借用码分复用机理在发射端通过广义普洛黑-修-莫尔斯（GPTM）序列调整互补码中不同子序列对不同时间片上信号的扩频顺序,生成雷达通信一体化信号。其次,雷达接收端通过2次处理,利用逐点最小化方法将处理结果进行融合,提升雷达子系统的目标检测能力。最后,在通信接收端使用对应发射端扩频顺序的子序列对接收到的信号进行解扩,通过交织编码和汉明编码进一步降低误码率。仿真结果表明,与其他雷达通信一体化系统相比,所提系统具有更低的误码率、更高的多普勒分辨率和更好的旁瓣抑制性能。     

FD-MIMO距离高分辨雷达及其旁瓣抑制

为了提高距离分辨率而又不增加对发射/接收机带宽的要求,该文提出了频分多入多出(Frequency-Divided Multiple Input Multiple Output,FD-MIMO)雷达。该雷达利用同时发射的多路窄带信号合成宽带波形,进而得到目标的高分辨距离像。由于持续时间短,合成高分辨距离像具有很好的多普勒容限。此外,针对由合成频谱不连续性造成的近区高旁瓣和由子带间耦合造成的远区高旁瓣,该文分别提出使用倒数谱滤波器和对子带信号加带外衰减的方法予以抑制。最后,理论分析和数值仿真证明了旁瓣抑制方法的有效性。     

针对机动目标跟踪的雷达发射波形选择

该文首先在交互多模型(Interacting Multiple Model, IMM)算法的框架下,选择常速模型和自适应加速度模型作为状态模型,以应对实际中非合作目标的非机动与机动状态,并将此算法称为自适应IMM算法。然后针对机动目标跟踪时,雷达发射波形的选择需要兼顾测距测速性能与多普勒容忍性的问题,提出将V型调频(V-Linear Frequency Modulated, V-LFM)信号作为发射波形。通过分析多脉冲线性调频信号,V-LFM信号和M序列3种信号对目标距离和速度估计性能的克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound, CRLB)与多普勒容忍性表明,V-LFM信号可以在较少多普勒容忍性损失的情况下,有效提升对目标距离和速度的估计精度。仿真结果表明:发射多脉冲V-LFM信号并采用自适应IMM算法,可以明显提高雷达系统的跟踪性能。     

步进频波形优化设计及处理技术

为增大步进频信号对多普勒效应的容忍度,文中对波形参数进行了优化设计。通过研究认为,对多普勒效应的容忍范围与脉冲重复周期之间存在强耦合关系,为增大容忍范围需要尽可能减小脉冲重复周期。为解决因减小重复周期而可能带来的距离模糊问题,提出了在频率上对发射端和接收端进行异步设置的处理技术,并且为了避免雷达作用范围内的盲区,提出了根据目标所在距离自适应设计信号波形参数的方法,此方法与处理技术特别适用于远程警戒雷达。     

动目标检测与速度估计仿真研究

介绍了雷达信号处理技术中的脉冲压缩、动目标检测、脉冲多普勒处理和恒虚警检测技术,并对雷达发射波形、目标回波、动目标检测进行了Matlab仿真。对脉冲回波信号进行脉冲压缩与动目标显示得到动目标脉压信号。利用动目标显示和脉冲多普勒处理实现脉压信号的动目标检测,并得到脉冲多普勒数据块。在数据块的距离维上进行恒虚警检测,检测动目标的距离,然后提取对应距离门的多普勒数据,检测动目标的速度。通过仿真建立了雷达信号处理的基本框架,为雷达系统建模及其仿真的深入研究提供了仿真支持。     

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。     

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应的目标回波分量,实现信号在发射通道维的相干积累,达到抑制距离旁瓣的效果,以Gold二相编码和16阵元均匀线阵为例,主旁瓣比优化10 dB,验证该方法有效性,有利于提升雷达探测无人机群目标的准确性。     

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。     

空间分集MIMO雷达的DOA估计新方法

多输入多输出(MIMO)雷达分布式布阵获得空间分集增益,但DOA估计是一个难题。该文分析了DOA估计的旁瓣一致现象,从空间分集MIMO雷达信号模型出发,推导了发射正交PCM信号,在接收端匹配滤波信号分选构造虚拟子阵的过程,提出了一种谱值优选算法进行空间分集MIMO雷达DOA估计。该算法得到目标在各子阵的最优估计,在发射端获得空间分集增益抑制目标闪烁的同时,在接收端进行稳健的多目标波达方向超分辨估计。最后仿真实验与相控阵进行了比较,表明了该算法的有效性,以及抑制目标闪烁改善DOA估计的能力。      

M-COSTAS复合编码连续主动声呐信号研究

连续主动声呐利用连续发射的声信号进行目标探测,相比于脉冲主动声呐具有可连续跟踪、时间增益更高等优势。连续主动声呐技术研究的一个重要内容是发射信号设计,本文在M序列和COSTAS圆序列的基础上提出了一种复合连续循环编码信号(M-COSTAS)。仿真结果表明,该信号可以得到近似于理想“图钉状”的距离/速度输出结果,并可利用COSTAS圆序列的循环特性实现较高的目标重访率(Target Revisit Rate)。与相同时宽带宽积的LFM-COSTAS信号相比,M-COSTAS在测距时可实现更低的旁瓣;与相同相位编码宽度和时宽的M序列编码信号相比,M-COSTAS可实现更高的距离/速度分辨力;此外,M-COSTAS的测距性能受M序列影响,M序列越长,距离向的旁瓣输出越低,且距离分辨力越高。      

基于电视或调频广播的非合作式双（多）基地雷达及关键技术

基于电视或调频广播的非合作式双(多)基地雷达是以电视或调频广播的发射机作为非合作式双(多)基地雷达的辐射源,具有反侦察、抗干扰、反隐身、抗反辐射导弹的潜在优势,有良好的发展前景。介绍了基于电视或调频广播的非合作式双(多)基地雷达的发展历史和现状,分析了其基本原理及基本测量参量,探讨了一些实现基于电视或调频广播的非合作式双(多)基地雷达的关键技术。     

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.     

Designing Doppler signals to overcome transmission nonlinearities

Doppler processing requires a radiating signal with low spectral sidelobes over the range of frequencies at which Doppler shifts are expected. This is conventionally achieved by windowing the driving sine wave. The effectiveness of windowing depends upon the transmitter amplitude response, and is therefore affected by nonlinearity. This problem is overcome by gating the sine wave with a series of nonuniformly spaced pulses of constant duration and amplitude. The pulse start times then control the shape and level of the radiated spectrum; the most closely controlled sidelobes are those near the transmitted frequency. The resulting spectrum is not affected by nonzero threshold or limited linear range (typical sources of nonlinearity). Furthermore, amplitude shading (within the linear range) and pulse-duration variation can be introduced to control sidelobe levels at higher Doppler frequencies. Pulse-to-pulse phase shifts allow one to design a signal with a central spectral peak shifted from the perceived transmitted frequency     

一种正交随机相位编码的新型汽车脉冲雷达

相比遥感雷达,汽车雷达探测距离为0–1000 m近距离的车辆及行人等目标。常规的单天线汽车脉冲雷达通常发射纳秒级的短脉冲以实现近距目标的高分辨率探测。但在工程上实现纳秒级的高功率发射信号是非常困难的并需要很高的成本。另外,现有的汽车雷达存在空间角度分辨率低、点目标脉冲响应函数旁瓣高及汽车雷达间 相互强干扰的瓶颈问题。为克服这些难题,论文首先提出双天线脉冲雷达技术,使得雷达在测量发射大时宽脉冲信号成为可能。其次,通过数字波束形成技术实现高的空间分辨率,运用脉冲压缩技术实现距离向高分辨率,采用脉冲多普勒技术计算得到高分辨率的径向速度场。最后,为克服点目标脉冲响应函数旁瓣效应及汽车雷达间相互干扰的问题,提出了一种新的随机相位编码雷达信号。采用提出的雷达信号,汽车雷达间的强干扰可被有效抑制,并且在不损失信噪比的情况下,雷达的点目标脉冲响应函数的峰值旁瓣比可达–45 dB。大量的数值仿真实验验证了提出方法的有效性及先进性。      

抗间歇采样转发干扰的波形设计方法

间歇采样转发干扰是一种先进的密集假目标干扰技术,该技术基于“欠采样”原理对雷达信号进行低速率间歇采样处理,具有干扰快速响应、抗捷变能力强等优点,能够使雷达无法检测真实目标,甚至使信号处理系统过载。该文针对间歇采样转发干扰样式,基于模糊函数理论,首先设计了一种抑制该干扰的特殊雷达工作波形,即“稀疏多普勒敏感波形”,这种波形通过破坏干扰信号多普勒频率上的输出连续性实现对干扰信号的抑制;然后,基于该波形在时域上的等间隔副瓣特性,提出一种时域上的“滑窗抽取检测”方法,在抗干扰的同时实现目标检测;最后,理论分析和仿真实验验证了该设计波形的干扰抑制有效性,以及“滑窗抽取检测”方法在干扰背景下的良好目标检测性能。     

基于多普勒扩展补偿的FDA-MIMO雷达运动目标检测

频控阵-多输入多输出(FDA-MIMO)雷达在检测运动目标时,由于发射阵元间的频率偏移与目标的速度耦合,因此在慢时间维出现严重的多普勒扩展,进一步造成各接收通道的信号能量无法相干累积,极大降低了系统的检测性能。针对此问题,该文提出一种基于多普勒扩展补偿的FDA-MIMO雷达运动目标检测算法。首先建立了FDA-MIMO雷达运动目标的回波模型,分析了频偏带来的多普勒扩展问题;然后在给出最大似然接收机模型的基础上,提出一种基于插值滤波的重采样算法来补偿FDA-MIMO雷达在检测运动目标时引起的多普勒扩展。仿真结果表明：该文所提算法在抑制多普勒扩展的同时,能够补偿子目标回波在距离维的跨单元走动,实现信号能量的相参累积。     

A pulse compression system employing a linear FM Gaussian signal

Some of the factors involved in the design of a radar pulse compression system are discussed. These include the compression ratio, the detailed characteristics of the signal, the sidelobe level of the receiver output waveform (signal autocorrelation function), the sensitivity of the sidelobe level to Doppler frequency shift in the signal, and the relative complexity of the equipment required to generate and receive the signal. A signal of Gaussian envelope and linear frequency modulation is shown to have an autocorrelation function of Gaussian shape. When the receiver is designed to autocorrelate the linear FM Gaussian signal, it is shown that the shape of the receiver output waveform does not change when the input signal has a Doppler frequency shift. The design and construction of equipment used to generate and receive the signal are discussed. In operating equipment with a compression ratio of about 50 to one, sidelobe levels 40 db below the peak amplitude of the receiver output waveform are achieved, and the shape of the receiver output wave-form does not change appreciably until the Doppler frequency shift exceeds 25 per cent of the 3-db signal bandwidth.     

机载雷达微弱目标帧间非相参积累与检测技术

微弱目标探测一直是机载雷达,尤其是机载预警雷达面临的重要挑战.针对这一问题提出一种目标帧间非相参积累和检测方法.首先,建立了机载雷达多帧信号采用不同载频和脉冲重复周期场景下的回波信号模型.其次,提出了一种运动目标帧间多普勒校正和距离单元走动补偿方法,使得经过处理后的目标在不同帧数据中位于相同待检测单元.然后,为了避免强...     

基于STAP的高速空中微弱多目标检测

空时自适应处理（Space-time adaptive processing, STAP）是一种有效的机载雷达动目标检测方法。为了对高速微弱空中动目标进行检测,常常要求相干累积时间较长。在此情况下,目标会发生严重的距离走动,一般常用Keystone变换来校正。但由于目标存在严重的速度模糊,此时Keystone变换会对STAP性能产生影响,而且Keystone变换无法对模糊数不同的各目标的线性距离走动进行统一校正。针对这些问题,本文提出了一种基于STAP、Keystone变换及Clean技术的高速微弱空中多目标检测方法。该方法首先进行杂波抑制,从而避免了Keystone变换降低STAP性能的问题,同时借助于Clean技术逐个检测出各目标并将其从总的数据中消除,因此对于模糊数不同的多个目标也是有效的。仿真结果证明了该方法能够有效的实现高速空中微弱多目标检测。