米波雷达测高多径模型研究

针对米波雷达测高中同源多径的分辨难题,对米波雷达回波信号中直射信号和反射信号进行分析,引入乘积因子的概念,建立了考虑地球曲率时乘积因子与角度(直射角和反射角)的简单函数关系,并据此提出了考虑乘积因子的米波雷达多径阵列信号综合模型.仿真实验及实测数据处理结果均表明了此模型在米波雷达测高应用时的有效性.     

阵列米波雷达测高方法及性能分析

米波雷达在反隐身和抗反辐射导弹等方面有着独特的优势,在现代防空体系中,发挥着举足轻重的作用。但多径信号的存在,往往对米波雷达测高带来困难。该文紧密结合阵列米波雷达特点,在阵列多径信号模型基础上,总结和归纳了以传统最大似然(ML)算法为基础的3种米波雷达测高方法：基于时空级联ML算法的测高方法;基于改进的时空级联ML算法的测高方法;基于精确最大似然(RML)算法的测高方法。对这些方法进行了理论性能分析,梳理了3种方法之间的相互关系,并对理论分析结果进行了计算机仿真实验,最后给出一些有意义的结论。     

基于波瓣分裂的米波雷达低仰角测高方法及其应用

针对米波雷达的波束较宽、由于地面反射引起波瓣分裂,通常只能估高而不能测高这一难题,提出一种基于分裂波瓣的米波雷达低仰角测高方法——比相比幅法.该方法采用多个不同高度的测高天线,由于不同高度天线的分裂波瓣有一定的相位关系,利用该相位关系确定目标所在仰角区间;利用不同天线接收信号幅度进行比幅处理提取归一化误差信号;再查表得到目标的高度.分析地面起伏对测高精度的影响;推导不同阵地情况下的比幅误差曲线.将该方法应用于某型雷达,在我国首次成功地进行了米波雷达测高.试验结果表明该方法是行之有效的.     

基于加权直接数据域处理的米波雷达低空目标测高算法

首先分析了米波雷达的信号传播环境和回波数据模型。接着,提出了基于WD^3（加权直接数据域）处理的测角算法。同传统的极大似然和子空间类算法相比,本文的算法充分利用了次要数据进行预白化处理,提高了色噪声环境下参数估计的精度和算法的稳健性,另外,该算法只涉及实矩阵计算,很大程度地降低了计算复杂度。计算机仿真表明,本文的方法用于米波雷达测高时有较好的估计性能,计算量较低,特别是在低纬度目标和低信噪比情况下也适用。     

复杂多径信号下基于空域变换的米波雷达稳健测高算法

针对米波(VHF)雷达的复杂多径信号中散射分量的非高斯性严重影响测高的稳定性,该文提出了稳健的空域符号变换最大似然测高算法。该算法先对多维阵列快拍矢量进行空域符号变换处理,以抑制散射分量野值点对阵列协方差矩阵及其测高算法的影响,再计算符号协方差矩阵(SCM),然后根据符号协方差矩阵的映射等效性和特征空间不变性,将符号协方差矩阵应用到最大似然(SCM-ML)测高算法中,实现了稳健的米波雷达低角测高。该算法有效抑制了多径信号中散射分量和波束打地形成的强杂波的非高斯性,提高了米波雷达低角测高的稳健性。仿真结果和实测数据验证了算法的稳健性与有效性。

     

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。     

基于稀疏解的米波雷达测高方法

针对米波雷达由于波束宽和地面反射多径引起的测高难题,提出一种基于稀疏解的米波雷达低仰角测高法。该方法首先构造基于类-P范数稀疏度和2-范数约束的代价函数,通过迭代方法最小化代价函数得到稀疏解,最后由尺寸远大于阵元数的稀疏解估计目标仰角和高度。与传统的高分辨算法相比,该方法对信噪比和快拍数要求不高、无需特征值分解和多维搜索过程,具有较高的分辨率和极低的旁瓣电平。计算机仿真和实测数据的处理结果验证了该算法的有效性。     

阵列内插的波束域ML米波雷达测高方法

针对多径环境下低仰角目标角度估计的最大似然(ML)算法运算量大的问题,提出了一种能有效降低运算复杂度的米波雷达测高方法一基于阵列内插的波束域ML算法.首先对大间距的均匀线阵进行等间隔内插,对波束域变换存在的角度模糊问题实现了解模糊;通过无模糊的波束域变换将阵元接收的数据合成为少数几个波束域的数据;利用波束域的ML算法估计目标的仰角并计算其高度.该算法在获得与传统的ML算法相当的测角和测高精度的同时,运算量仅为传统ML的25%.计算机仿真和某米波雷达实测数据的处理结果验证了该算法的有效性和可行性.     

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。     

基于ADSP的米波雷达测高算法实现

分析了一种新的时空级联最大似然算法，该算法重在利用目标直达波和多径回波之间的仰角关系，利用这一点使原来似然函数的二维搜索简化为一维搜索．这样使得整个处理过程中的运算量大大减少，结合AD公司的高性能浮点DSP和ALTERA公司的FPGA，实现了算法在具体工程上的应用。实际电路达到了理想的要求，整个系统运行稳定可靠。     

基于RELAX预处理的米波雷达低角测高

米波雷达低角测高受到地面或海面多径反射的影响,测量精度很低。由于目标镜向反射波与直达波的多普勒频差很小,而其他非镜像多径反射波与直达波频差较大,因此可以利用RELAX算法逐一剔除多径反射波,而保留了对测高有利的镜像反射波。文中提出了基于RELAX算法消除多径反射波的匹配阵波束形成米波雷达测高新方法。对实测数据的测高结果表明,该方法的测量误差低于5%。     

米波雷达最大似然超分辨测高技术研究

米波雷达垂直面波束比较宽,直达波与多径相干叠加导致垂直面波瓣分裂,波束比幅或DBF(数字波束形成)搜索的方法无法进行测高。介绍了最大似然算法原理,分析了米波雷达反射场的几何模型,提出了与阵列几何模型匹配的最大似然阵列超分辨测高方法,给出了算法的具体实现步骤,有效解决了米波雷达低仰角测高问题。针对试验米波雷达系统采集的实际回波,给出了DBF搜索、传统最大似然及该文算法的处理结果,试验结果也表明了该方法的优良测高性能。     

利用改进的Toeplitz化技术实现米波雷达低仰角测高

由于多径效应的存在,米波雷达低仰角测高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。该文提出了两种利用改进的Toeplitz化技术实现米波雷达低仰角测高方法。第1种改进方法不但利用阵列接收数据协方差矩阵的每一行元素构造Toeplitz矩阵,还利用了与其对应每一列元素构造Toeplitz矩阵,然后对这两个矩阵求平均得到一个新的协方差矩阵,这一过程相当于前后向空间平滑的过程,提高了参数估计的精度。第2种改进算法是在第1种算法基础之上,重新构造一个Toeplitz矩阵,使其在信噪比最大约束条件下逼近平滑后协方差矩阵的信号子空间,这样可以最小程度的减小噪声的影响,提高了算法的稳健性。理论分析和计算机仿真都表明了新算法的优越性。     

情报雷达低仰角测高性能分析及仿真

现代防空作战中,情报系统提供的目标高度信息是标明该目标空间位置坐标的主要参数之一,对防空作战指挥系统进行威胁度判断、指挥决策以及火力引导都至关重要。本文综述了对空情报雷达多波束和差法测高基本原理,分析了多路径效应对低仰角波束方向性影响的成因,以及由此导致的对空情报雷达测高性能恶化情况;建立了某雷达低仰角测高模型,利用典型参数进行不同地形条件下的测高性能仿真研究;分析了低仰角保精度测高的阵地条件,为不同阵地环境下雷达测高性能的评估、修正和阵地选择方案优化提供参考。     

平面阵列米波雷达超分辨测高技术研究

针对形状不规则的平面阵列米波雷达由于各行天线阵元数不同引起较大的测高误差,提出一种增加导向矢量系数的改进最大似然超分辨测高方法,进而推广到所有的平面阵列米波雷达。该方法首先对各行天线接收的目标回波信号进行行合成,然后基于各行不同的天线阵元数来构造各行天线的幅度归一化导向矢量系数,并重新构建阵列导向矢量,最后使用最大似然超分辨算法进行测高处理。并通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

双频雷达测高技术研究

该文针对双频雷达的测高问题,研究了基于相位干涉原理的双频雷达测高方法。文中给出了相位干涉测角的基本原理,并针对该方法在双频雷达测高应用中存在的相位模糊问题进行了分析,在此基础上,给出了基于中国余数定理的双波段相位差解模糊处理方法,解决了双频雷达相位干涉测高法的相位模糊问题。最后对双频雷达相位干涉测高法的测高精度进行了分析。仿真分析,验证了算法的可行性。     

波束域最大似然测高方法

针对雷达在低仰角搜索和跟踪目标时波束打地、受阵地反射多径影响严重的问题,提出了波束域最大似然雷达低仰角测高方法。该方法首先形成俯仰多波束覆盖目标,然后使用最大似然算法对多波束的目标数据进行处理,通过空间谱能量最大化的角度信息估计目标仰角和高度。与传统的和差波束及多波束比幅测角方法相比,该方法受多径影响小,具有较高的角度分辨率和高测量精度。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。     

基于实测地形的米波雷达测高方法

基于二次雷达高度信息对地形参数进行优化的合成导向矢量算法对米波雷达测高具有较高的精度,但在没有二次雷达信息的情况下,测高精度较低.鉴于此,本文提出了一种基于实测地形的测高方法,首先对目标方位的地形起伏进行遍历,通过球面模型计算得到对应的反射点距离,将其与真实反射点距离差值最小的位置作为真实的反射点位置,然后将其距离和地...     

距离高分辨测高技术

为了提高米波雷达低空探测性能,本文讨论步进频率体制下,单脉冲测角的米波雷达测高方法.首先利用步进频率信号的距离高分辨特性,得到回波的一维距离像,再对其进行前沿跟踪和单脉冲测角,进而得到目标的真实高度.仿真结果表明此种方法适用于对超低空目标的探测.