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。     

频谱拥挤环境中峰均功率比约束的认知雷达发射波形设计

复杂电磁环境的一个重要特征是频谱资源受限,合理使用有限的频谱资源是认知雷达发射波形设计必须考虑的问题。以峰值与平均功率比(PAR)为约束条件,设计认知雷达发射波形,最大化接收数据信噪比(SNR),最小化波形频谱在受干扰频段内功率。该问题是二次约束的多目标优化问题,采用Pareto优化方法,将两个目标函数通过加权构成一个目标函数,从而构成一个二次约束二次规划非凸优化问题。进一步采用半定规划松弛和随机化方法,可以获得最优发射波形,其性能与Pareto加权系数和PAR约束条件等有关。计算机仿真分析表明,发射波形设计在SNR和干扰抑制能力方面存在制约关系,并可以通过增大发射机动态范围进一步改善性能。     

认知天波雷达环境感知波形设计算法研究

基于目标和环境先验信息优化设计发射波形可以提高雷达目标回波信干噪比（SINR）。首先给出了认知天波超视距雷达（CSWOTHR）发射波形自适应设计机制,完善了系统架构设计,为减弱同频干扰对目标检测的影响,在基于知识辅助自适应环境感知波形 (KB-AESBW) 设计算法的基础上,提出了一种改进的基于灰色马尔科夫组合模型的自适应环境感知波形（GM-AESBW）设计算法。通过GM-AESBW算法,CSWOTHR实现了对环境感知一次、预测多次的功能,具有更好的环境匹配能力,且鲁棒性强,降低了系统对外部环境的依赖。理论分析与仿真实验验证了GM-AESBW算法的有效性。     

认知雷达抗干扰中的博弈论分析综述

雷达对抗的核心研究内容主要是干扰策略与抗干扰策略之间的对抗博弈,其作为电子战研究领域的热点一直备受学者们关注。该文综述了学者们利用合作与非合作博弈方法来分析雷达在进行目标探测和干扰抑制时所使用的策略,主要通过不同体制的雷达利用认知技术感知和学习外界复杂的电磁环境,合理地分配发射功率、控制编码序列、设计波形、研究检测和跟踪方法以及分配雷达通信资源等。这样雷达既节约发射所消耗的功率,又可以自适应地搜索和跟踪目标而不被敌方所发现,从而使雷达在复杂多变的现代战场环境中达到自身最优的性能。最后,对认知雷达抗干扰中的博弈论分析研究进行总结和展望,并指出了一些博弈论在认知雷达抗干扰策略应用中所面临的潜在问题和挑战。     

认知雷达抗干扰中的博弈论分析综述

雷达对抗的核心研究内容主要是干扰策略与抗干扰策略之间的对抗博弈,其作为电子战研究领域的热点一直备受学者们关注.该文综述了学者们利用合作与非合作博弈方法来分析雷达在进行目标探测和干扰抑制时所使用的策略,主要通过不同体制的雷达利用认知技术感知和学习外界复杂的电磁环境,合理地分配发射功率、控制编码序列、设计波形、研究检测和跟踪方法以及分配雷达通信资源等.这样雷达既节约发射所消耗的功率,又可以自适应地搜索和跟踪目标而不被敌方所发现,从而使雷达在复杂多变的现代战场环境中达到自身最优的性能.最后,对认知雷达抗干扰中的博弈论分析研究进行总结和展望,并指出了一些博弈论在认知雷达抗干扰策略应用中所面临的潜在问题和挑战.     

认知雷达干扰和旁瓣均衡抑制的波形设计

针对认知雷达具备环境感知的特点,研究了基于干扰先验信息的认知雷达波形设计方法。首先在接收端旁瓣电平和干扰电平相等的约束条件下,根据最小均方误差（Minimum Mean Square Error, MMSE）准则设计了认知雷达波形设计的代价函数,接着利用交替指向法将优化问题进行分解,然后利用拉格朗日（Lagrange）乘子法引入多个辅助变量和KKT最优条件性进行求解,最后通过计算机仿真验证了算法的有效性。仿真结果表明,所提算法能够实现对干扰信号和自身处理旁瓣的均衡抑制,提高了雷达接收处理的动态范围。     

一种高多普勒容限的抗间歇采样转发干扰波形设计算法

间歇采样转发干扰(ISRJ)是一种能有效欺骗相干雷达的有源干扰,尤其针对线性调频雷达,回波信号经过脉冲压缩能够产生一系列的虚假目标。为对抗这类干扰,同时考虑到动目标场景下对波形的高多普勒容限要求,文中首先提出了一种基于模糊函数理论的波形设计方法。然后,在提前认知干扰信号的基础上,以理想化设计波形的相关函数为目标建立了优化模型,并考虑了波形的恒模约束。由于所形成的问题是个非凸问题,因此提出了一种交替循环算法迭代求解该问题。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性,所设计波形具有较高的多普勒容限,同时能够有效对抗ISRJ干扰,当干扰认知存在一定偏差时文中方法具有稳健性。     

最大互信息准则下的认知MIMO雷达波形设计

针对杂波背景下对认知多输入多输出(MIMO)雷达波形设计研究较少的问题,提出了一种基于最大互信息准则的波形设计方法。该方法结合一般认知雷达波形设计模型,以雷达发射功率作为约束条件,以最大化目标与接收回波间的互信息为目标,对认知MIMO雷达的波形设计问题进行建模,并采用卡尔曼滤波一步预测的方法对快速运动扩展目标的冲激响应进行预测,实现对目标的精准估计;同时,基于上述分析采用最大能量分配的方法进行波形设计。仿真实验表明,与传统的线性调频信号(LFM)相比,文中所提方法可以获得更多的信息量。     

面向频谱共存的MIMO雷达波形设计综述

多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达良好的空间分集和波形分集能力使其在目标检测和参数估计等方面有着传统雷达无法比拟的突出优势。然而,随着信息技术的快速发展,雷达和通信系统对频谱资源的需求日益增长。频谱资源稀缺导致雷达和通信系统势必出现竞争频谱资源的问题,进而使得二者相互干扰并导致性能下降。针对面向频谱共存的MIMO雷达波形设计问题,介绍了MIMO雷达的基本概念、信号模型以及信号处理任务,对MIMO雷达波形设计问题的一般形式,以及面向典型应用场景的波形设计问题进行了概述。为通过发射波形设计提高MIMO雷达在频谱拥塞环境中的性能,对频谱约束下的MIMO雷达波形设计、MIMO雷达与通信系统协同设计和雷达通信一体化等领域的研究进展进行了系统的评述和总结,并展望了下一步的研究方向。     

一种窄带干扰下的波形设计方法

高频雷达工作的恶劣环境促进了窄带干扰情况下波形设计的研究。采用认知雷达的思路进行波形设计,通过感知工作环境的功率谱分布,主动避开受到干扰的频段,减少后期信号处理为抗干扰带来的损失。这种特殊设计的波形距离旁瓣较高,采用凸优化的方法进行波形优化,通过反复迭代来降低距离旁瓣。根据窄带干扰情况下的功率谱分布进行波形仿真,对比凸优化前后的距离旁瓣,验证了该方法的有效性。     

基于Stackelberg模型的弹载雷达和干扰波形设计

现代电子战中,弹载雷达与干扰机间存在着二元零和动态博弈。针对博弈条件下弹载雷达和干扰机性能降低问题,分别以雷达和干扰为博弈主导者,建立Stackelberg博弈模型,基于信干噪比准则提出了二次注水的波形设计方法。在雷达主导的博弈模型中,干扰通过min策略最小化雷达接收端信干噪比,雷达通过二次注水的maxmin策略分配信号频域功率,降低干扰影响;在干扰主导的博弈中,雷达通过max策略最大化自身信干噪比,干扰机利用minmax策略提高干扰效能。实验仿真表明,maxmin策略中雷达检测性能较min策略最高提升9.17%,而minmax策略中目标被探测概率较max策略最多降低11.42%;为博弈条件下雷达信号和干扰信号的优化分别提供了解决方案。      

认知雷达子空间信号迭代闭环检测方法

闭环迭代过程是认知雷达信号处理的重要特征。在雷达与探测环境构成的闭环中,雷达逐渐理解环境,选择适合当前环境的信号处理方式。本文考虑杂波和噪声中,认知雷达的子空间信号检测问题。基于认知雷达闭环迭代架构,提出了一种认知雷达检测方法。在每次迭代开始时,利用获得的数据计算目标在子空间内坐标的最大似然估计,然后依据目标参数设计下一次迭代所需的发射波形。计算机仿真分析表明,利用闭环迭代检测算法,认知雷达能够更高效获得探测环境信息,其检测性能优于常规雷达。      

波形分集阵雷达抗欺骗式干扰技术

本文从单基地雷达抗干扰的应用需求出发,分析了现有单基地雷达体制抗干扰的现状以及面临的困难.针对欺骗式干扰对抗的难题,提出了基于新体制波形分集阵雷达的抗主瓣方向欺骗式干扰思路,利用频率分集阵（Frequency Diverse Array,FDA）多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）雷达发射维自由度,实现真实目标和转发假目标在发射维度的区分,在部分先验知识的条件下,初步论证了FDA-MIMO雷达抗欺骗式干扰特别是主瓣欺骗式干扰的可行性.同时考虑转发式欺骗干扰在时间维的伪随机特性,提出了基于多假设检验的干扰样本挑选方法,大大提高了干扰协方差矩阵的估计性能.最后给出了FDA-MIMO雷达抗主瓣欺骗式干扰的分析与仿真结果.     

LMS自适应滤波器干扰方法

自适应滤波器能有效地提高雷达在复杂电磁环境下的适应能力,在雷达信号处理机中得到广泛的运用,其核心是使用自适应算法,将滤波器设计成根据目标对照射信号的响应,及外界的电磁环境的变化等因素,调节滤波器的自身结构参数,最终趋于稳态的维纳滤波器,实现对目标的最优检测。文中主要分析LMS自适应算法中存在的步长固定等缺点,设计干扰信号,并用计算机仿真验证其对LMS滤波器的干扰效果,该干扰信号可使自适应滤波器无法实现结构上的自动优化,降低其雷达的工作效能。     

集中式MIMO雷达研究综述

多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新体制雷达,利用其发射波形分集的特点,在目标检测、参数估计、射频隐身及抗干扰等诸多方面展现出了突出的性能,经过学者们近20年的深入研究,基于正交波形的MIMO雷达相关理论日臻完善,并在汽车辅助驾驶、安全防卫等领域得到广泛应用。近年来,随着电磁环境感知及知识辅助等概念的引入,基于波形优化的MIMO雷达主动抗干扰、射频隐身、以及探测-通信一体化等技术受到学者们的关注并得到深入研究。该文力图对学者们近20年来围绕MIMO雷达的研究工作进行归纳与综述,内容主要包括:正交波形MIMO雷达原理、目标探测性能分析、典型应用;正交波形MIMO雷达波形设计与特点;基于知识的认知MIMO波形设计与算法;基于MIMO的探测-通信一体化波形设计与算法;MIMO雷达信号处理、数据处理及资源管理。论文最后对MIMO雷达在机载应用中的空时处理(STAP)、MIMO雷达在成像中的信号处理、以及基于时分多波形分集的线性调频毫米波MIMO雷达信号处理等进行了讨论。      

Information theory and radar waveform design

The use of information theory to design waveforms for the measurement of extended radar targets exhibiting resonance phenomena is investigated. The target impulse response is introduced to model target scattering behavior. Two radar waveform design problems with constraints on waveform energy and duration are then solved. In the first, a deterministic target impulse response is used to design waveform/receiver-filter pairs for the optimal detection of extended targets in additive noise. In the second, a random target impulse response is used to design waveforms that maximize the mutual information between a target ensemble and the received signal in additive Gaussian noise. The two solutions are contrasted to show the difference between the characteristics of waveforms for extended target detection and information extraction. The optimal target detection solution places as much energy as possible in the largest target scattering mode under the imposed constraints on waveform duration and energy. The optimal information extraction solution distributes the energy among the target scattering modes in order to maximize the mutual information between the target ensemble and the received radar waveform