恒包络OFDM雷达通信一体化研究

提出一种新的OFDM雷达通信一体化系统模型,通过DFT预编码和交织式子载波映射解决了OFDM信号峰均功率比较高的问题,实现了OFDM信号的包络恒定。同时,给出一体化系统信号处理方案,在通信接收端,通过传统的OFDM信号解调得到通信数据。在雷达接收端,通过二维联合搜索和时域相位测量进行目标速度的估计;结合相关处理和频域相位测量,实现雷达的高精度测距。仿真结果表明,在保证通信传输功能的前提下,一体化系统能够实现厘米级别的测距精度和米每秒级别的测速精度。     

基于索引调制OFDM雷达通信共享信号压缩感知方法研究

针对在雷达通信一体化(RadCom)系统中正交频分复用(OFDM)共享信号通信速率不高、可靠性较差的问题,该文提出一种采用子载波索引调制(IM)的OFDM共享信号方案(OFDM-IM)以及对应的基于压缩感知(CS)的雷达信号处理算法。该方案在发射端采用IM调制增强OFDM信号通信质量,在雷达接收端采用CS技术获取目标的距离-速度2维超分辨图像,进一步采用快速分段重构、2次相参积累的方法降低算法的计算复杂度。仿真实验表明,相比于传统算法,该方法能显著提升对OFDM-IM共享信号的处理性能,并实现超低距离副瓣,是一种能够同时增强雷达与通信性能的一体化共享信号方案。     

一种新的OFDM相位编码频率步进雷达信号及其特性

OFDM相位编码脉冲雷达体制具有很多良好的性质,但工程实现上存在着一些的技术挑战,其中之一就是瞬时带宽等于信号的总带宽,当信号带宽很大时对接收设备提出了很高的要求。针对这个问题,该文提出了一种OFDM相位编码频率步进的新雷达信号,其核心思想是通过载频的频率步进,利用多个带宽较小的OFDM相位编码脉冲组成一个脉冲串,合成大的带宽。在推导这种新雷达信号的模糊函数的基础上,着重分析了信号的距离高分辨特性和多普勒特性,通过比较得出结论:OFDM相位编码频率步进信号能有效实现距离高分辨,其多普勒敏感度介于OFDM相位编码和步进频信号之间。     

一种OFDM雷达通信一体化的距离超分辨方法

针对雷达通信一体化中的共享信号设计问题,设计了一种脉冲体制正交频分复用(OFDM)波形,并提出了一种基于OFDM共享信号的雷达通信一体化距离超分辨方法.每一脉冲为通信中的一帧,实现通信信息调制,并讨论了利用雷达副瓣进行通信信息传输的可行性.在雷达相干处理时间内,利用脉间通信调制信息的随机性实现距离解模糊,然后在通信信息补偿后构建距离的稀疏重构模型,并利用实现距离的超分辨估计.理论分析和仿真实验说明,所提方法能有效提高距离分辨力,并实现Mbit/s的数据通信.     

一种成像雷达的通信一体化信号设计与分析

雷达与通信系统一体化可以最大限度地利用雷达设备, 使雷达的优良性能为通信服务.根据信号共享的原则, 在保持成像雷达和通信各自功能实现的前提下, 设计了一种基于随机频率步进调制的成像雷达通信一体化信号.该信号的设计方法是对发送的通信数据进行随机编码处理, 然后将其调制到雷达载波的频点上发送出去, 实现通信功能; 而引入压缩感知理论后, 采用这种信号仍能获得高分辨率的雷达图像, 在一定功能上实现了成像雷达和通信的一体化.     

无人机互干扰抑制的雷达通信一体化波形设计

无人机雷达通信一体化(RadCom)系统中雷达接收信号是目标回波和通信信号的混合信号,会产生互干扰问题。针对该问题,改进标准正交频分复用信号,设计了一种交织OFDM一体化信号,其中,每种无人机的一体化信号在信号带宽内使用不重叠的子载频集,并利用基于调制符号的处理方法获取目标的高分辨距离-速度像,没有降低可实现的距离分辨率。仿真结果表明,所提方法在目标成像性能和计算复杂度上优于现有算法,低信干比下的距离像峰值旁瓣比改善了约9 dB,而且能够实现每秒兆比特级的高效数据通信。     

一种基于OCDM 的新型雷达通信一体化系统

为提高频谱利用率并实现系统小型化、集成化,近年来雷达通信一体化系统成为重要研究方向。正 交线性调频波分复用(OCDM)信号是利用菲涅尔变换形成的一组正交线性啁啾(chirp)信号,基于OCDM 的雷达通 信一体化信号不仅具有正交频分复用(OFDM)信号的频谱利用率高、适合高速数据传输等优点,且具有更好的抗多 径干扰能力,被认为是较好的OFDM 一体化信号替代方案。文中提出了一种新型OCDM 雷达信号处理方法,有效去 除随机通信数据的同时,大幅降低计算复杂度。基于此方法,进一步构建了新型OCDM 雷达通信一体化系统,分析 比较了多径信道下,OCDM 系统与OFDM 系统的通信性能,并仿真比较了OFDM 系统、传统OCDM 系统以及新型OCDM 系统的雷达性能。结果表明,新型OCDM 一体化系统的通信性能优于OFDM 系统,在大幅度降低传统OCDM 系 统的雷达信号处理算法计算复杂度的同时,具有更好的雷达探测性能,整体方案具有良好的工程应用前景。     

基于子载波提取的OFDM无源雷达频率分集方法

为了解决当前正交频分复用(OFDM)无源雷达波束形成无法对分布于同一角度不同距离处的目标信号进行区别处理的问题,提出了一种基于回波信号子载波提取的频率分集新方法。通过对接收阵列不同通道OFDM数据提取不同频率的子载波信号并独立地进行处理,使得接收端波束图具有距离-角度依赖性,从而可实现对同一角度内不同距离处的目标分别处理,同时分析了不同频率分集处理参数对波束图性能的影响。该频率分集处理方式可以提高距离维信号处理自由度,使得接收波束能量可聚焦于期望目标点处从而提升雷达目标检测、定位和杂波抑制等性能。仿真分析表明OFDM无源雷达回波信号经频率分集处理后可获得点状波束图,并通过实测数据分析验证了该方法的有效性与实用性。     

FSK-FMCW雷达通信一体化信号设计与处理方法研究

在未来的智能交通系统中,车载雷达通信一体化信号可使智能车辆同时完成雷达探测和通信信息传输功能,然而现有的基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）的车载雷达通信一体化信号的通信数据率较低,难以满足未来智能交通的需求。为了提高雷达通信一体化系统的通信数据率,本文提出了一种频移键控（Frequency-Shift Keying,FSK）FMCW雷达通信一体化信号设计方法,该方法通过在每个线性调频（Linear Frequency Modulation,LFM）信号上调制多个通信符号,以提高一体化信号的通信数据率。此外,在雷达接收端,将差拍处理和二维快速傅里叶变换（Fast Fourier Transformation,FFT）相结合,对接收到的目标回波进行处理,以获取目标的距离与速度估计。在通信接收端,通过差拍和一维FFT处理,对接收到的FSK-FMCW雷达通信一体化信号进行通信信息解调。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于OFDM的雷达通信一体化信号处理技术研究

在空间和功耗严格受限的平台下,采用基于OFDM的一体化技术来实现功率共享、通信速率高、探测和通信可同时进行的雷达通信系统。对比分析了2种基于OFDM的一体化信号的雷达信号处理方式。对基于OFDM的一体化信号的探测性能进行了仿真论证,重点分析了调制符号对于OFDM信号探测性能的影响。在实现探测功能的前提下,分析了信号的一体化对通信性能的影响。改进的OFDM信号能够实现高速通信和雷达探测功能。     

基于复数因子分析模型的步进频数据压缩感知

认知雷达发射高距离分辨率步进频信号通常需要较长的观测时间。为了节省时间资源,该文提出一种贝叶斯重构算法,用较少的步进频信号脉冲得到的频点缺失频域数据,重构出相应的全带宽频域数据。首先利用复数贝塔过程因子分析(Complex Beta Process Factor Analysis, CBPFA)模型对一组全带宽频域数据进行统计建模,求解得到其概率密度函数;然后在目标被跟踪且姿态变化不大的情况下,只发射步进频信号的部分脉冲,根据先前CBPFA模型得到的概率密度函数,对频点缺失的频域数据利用压缩感知理论和贝叶斯准则解析地重构出相应的全带宽频域数据。基于实测1维高分辨距离(High Range Resolution, HRR)数据的重构实验,证明了该文提出方法的性能。     

一种调频步进频雷达高速目标成像的新算法

线性调频子脉冲步进频信号已经在雷达ISAR成像中获得了一定的应用。文中提出了线性调频步进频雷达在低信噪比条件下对高速目标ISAR成像的一种新方法。该方法首先对同频点脉冲应用Keystone变换校正距离走动并进行相参积累以获得高信噪比,从而在较高信噪比下精确估计目标平动速度并有效实施速度补偿,然后通过步进频处理合成距离维高分辨,从而提高了ISAR成像质量。通过理论分析与计算机仿真证明了文中方法的有效性。     

Noise radar using random phase and frequency modulation

Pulse compression radar is used in a great number of applications. Excellent range resolution and high electronic counter-countermeasures performance is achieved by wideband long pulses, which spread out the transmitted energy in frequency and time. By using a random noise waveform, the range ambiguity is suppressed as well. In most applications, the random signal is transmitted directly from a noise-generating microwave source. A sine wave, which is phase or frequency modulated by random noise, is an alternative, and in this paper, the ambiguity function and the statistical characteristics of the correlation output for the latter configuration are further analyzed. Range resolution is then improved because the noise bandwidth of the modulated carrier is wider than that of the modulating signal, and the range sidelobes are also further suppressed. Random biphase modulation gives a 4-dB (/spl pi//sup 2//4) improvement, but much higher sidelobe suppression could be achieved using continuous phase/frequency modulation. Due to the randomness of the waveform, the output correlation integral is accompanied by a noise floor, which limits the possible sidelobe suppression as determined by the time-bandwidth product. In synthetic aperture radar (SAR) applications with distributed targets, this product should be large compared with the number of resolution elements inside the antenna main beam. The advantages of low range sidelobes and enhanced range resolution make frequency/phase-modulated noise radar attractive for many applications, including SAR mapping, surveillance, altimetry, and scatterometry. Computer algorithms for reference signal delay and compression are discussed as replacements for the classical delay line implementation.     

0.67 THz ISAR成像雷达收发链路设计

介绍了一种工作频率为0.67 THz的逆合成孔径雷达(ISAR)成像系统,该系统作用距离为2 m~8 m,成像分辨力1 cm×1 cm,采用收发分开的天线,发射信号形式为宽带线性调频连续波信号,可应用于安检和无损检测等多个领域。给出了其收发链路的设计方案,对作用距离、发射功率、信号相噪、分辨率、接收灵敏度、接收增益等指标进行了具体论证,并对收发链路各功能模块的组成结构进行了详细描述,为后续开展成像雷达系统的整机研制工作提供理论基础和技术支持。     

一种利用随机矩阵调制实现共享通信方法

本文提出了一种利用随机矩阵调制-OFDM雷达成像波形实现共享通信的方法。首先,利用基础波形和随机矩阵在OFDM波形上构造随机矩阵调制-OFDM波形库。然后,在发射端根据不同的通信方式确定不同的发射方式,并根据雷达性能和通信传输要求选取相应的参数。最后,在雷达接收端,利用发射信号的伪正交性分离出回波信号实现雷达成像;在通信接收端,利用接收信号在与发射波形相对应的匹配滤波器的输出端有较高的目标尖峰,来解调出通信信息。数值仿真表明,该方法在保留该波形优异的雷达成像性能的同时,可有效实现共享通信。基于随机矩阵调制-OFDM波形数量的丰富性以及良好的正交性,可以保证较大的数据通信速率及较高的数据通信质量。     

HPRF脉冲多普勒频率步进雷达信号处理与参数设计

频率步进雷达是一种距离高分辨雷达,传统的处理方法是采用频时转换(IDFT)获得目标的一维距离像,实际上其处理也可以采用时频转换(DFT)的方式进行,这时也可把频率步进雷达看作是一种载频跳变的脉冲多普勒(PD)雷达.采用这种分析方法的优点是,在高重复频率(HPRF)的情况下,可以通过雷达系统的参数设计和信号处理,同时获得不模糊的测速性能和距离高分辨性能,并解决HPRF PD雷达的距离模糊问题.本论文在分析频率步进雷达时频转换(DFT)处理的基础上,给出了HPRF PD频率步进雷达系统参数设计准则及频时耦合的解决方法,以及距离模糊问题的解决方案.理论分析和仿真结果证明,这种雷达体制可以同时获得不模糊测速和距离高分辨性能.     

一种新的低截获概率雷达信号的设计与分析

从信号频谱、模糊函数等方面对二相编码信号、步进频率信号两种典型的低截获概率雷达信号进行了分析,提出一种脉内二相编码——脉间步进频率复合调制雷达信号,并对其优缺点进行了比较。研究结果表明,复合调制信号既能克服步进频率信号较严重的距离——多普勒耦合和相位编码信号的多普勒频移敏感的缺点,同时又具备相位编码信号的大带宽特性和步进频率信号的高距离分辨率特性,是一种较理想的低截获概率雷达信号。     

Micro-motion target sensing by stepped-frequency continuous-wave radar

Mechanical micro-vibration of a target may induce phase modulations on the radar echo, and the vibration can be detected to identify micro-motion target. In this paper, a new method to detect a mi-cro-motion target and obtain its range and micro-motion frequency is proposed in which multiple periods stepped-frequency continuous-wave signal and Moving Target Indication (MTI) filter are adopted. The simulation results illustrate the validity of this method and present the detection of the target range and the vibration frequency. The experiment gives promising results.