基于块正交匹配追踪预处理的米波多输入多输出雷达测高方法研究

米波雷达具有很好的反隐身性能。多输入多输出(MIMO)雷达的波形分集具有高自由度特点,使MIMO雷达在检测和参数估计等方面具有更多优势,故米波MIMO雷达受到广泛研究。而测高是米波MIMO雷达最重要的问题之一。针对米波MIMO雷达测高问题,最大似然和广义多重信号分类方法是米波MIMO阵列雷达测高方法行之有效的算法,但其计算量大,工程中难以接受。该文提出一种基于块正交匹配追踪(BOMP)预处理的方法来降低计算量。首先对MIMO阵列接收数据稀疏化处理,然后通过数学操作将其变形至适合于BOMP算法的信号模型,然后利用粗栅格得到角度粗估计。并以此为初始值中心,取MIMO雷达波束宽度作为搜索范围。仿真结果表明该算法能有效降低搜索类测高算法的计算量。      

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。     

复杂阵地米波雷达低仰角测高算法研究

针对复杂阵地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,提出一种基于多维交替投影的合成导向矢量最大似然算法。该方法将回波信号的相关矩阵,在各个模型参数中交替投影,该方法可以同时对直达波角度和多径信号分布源参数进行精确的估计,并可以有效地对低仰角低空目标进行高度测量。与现有的测高算法相比,该方法在复杂阵地下能有效进行目标高度估计。计算机仿真结果和实测数据处理结果证实了该算法的可行性。     

MIMO雷达中基于时间反演的移动目标检测方案

在多输入多输出（Multiple input multiple output,MIMO）雷达中,针对运动目标所产生的信号变化易受多径效应和杂波环境的影响,导致运动目标检测性能不理想的问题,提出了一种基于时间反演（Time Reversal,TR）的优化方案。首先,利用时间反演的空时聚焦性,减少多径效应对目标信号的影响,同时使运动目标产生的信号能量聚焦,不易淹没在杂波环境中;其次,通过奈曼皮尔逊准则设计检测算法并计算出检测概率的近似计算公式;最后仿真结果表明:在杂波环境具有相同信噪比情况下,所提方案比传统MIMO的检测方法有较好的性能提升。      

广义MUSIC算法在米波雷达测高中的应用及其改进

米波雷达波束较宽,多径信号的存在将会给雷达测高带来严重影响,并且多径信号与直达波信号是相干的,这就造成米波雷达测高比较困难。由于广义MUSIC算法为能直接处理相干信号的阵列超分辨算法,因此可以将该算法应用于米波雷达测高当中。该文在广义MUSIC算法的基础上,结合雷达测高的一些特点,提出一种新的算法。新算法不但降低了运算量,而且还具有良好的性能。计算机仿真结果证实了新算法的优越性。     

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.     

米波雷达仰角和多径衰减系数联合估计算法

 针对多径信号严重影响米波雷达低仰角测高的问题,基于广义MUSIC算法的思想,提出了一种可同时估计目标仰角和多径衰减系数的新算法。该算法利用阵列协方差矩阵和搜索角度计算出虚拟的多径衰减系数,然后将该系数与搜索角度一起构造子空间,当该子空间与噪声子空间正交时,即可获得波达方向角度,对应的系数即为多径反射波相对于直达波的多径衰减系数。该算法在克服多径效应的同时,不损失阵列孔径,不要求阵列具有特殊的结构。理论分析和仿真结果表明了该算法的优越性。     

基于分数低阶矩的干涉阵列米波雷达稳健测高方法

限制米波(VHF)雷达低角测高性能的关键因素是波束宽及复杂多径反射信号。该文提出倒T形干涉式阵列以扩展阵列孔径和增加阵列自由度(DOF),并提出基于分数低阶矩(FLOM)的干涉阵列米波雷达低角稳健测高算法。该算法针对复杂多径信号中非高斯分布的散射分量,从理论上证明分数阶协变矩阵(CM)仍保留阵列流形结构特征,并结合2维空间平滑技术实现分数阶协变矩阵的解相干,再由双尺度酉ESPRIT算法实现稳健低角测高。最后从理论上提出干涉阵列的3区基线设计法。实验结果验证干涉阵列与测高算法的有效性与正确性,说明干涉阵列提高了低角目标分辨性能,也说明了分数低阶矩增强了低角测高算法的稳健性,并验证3区基线设计法的理论正确性。     

基于分数低阶矩的干涉阵列米波雷达稳健测高方法

限制米波(VHF)雷达低角测高性能的关键因素是波束宽及复杂多径反射信号.该文提出倒T形干涉式阵列以扩展阵列孔径和增加阵列自由度(DOF),并提出基于分数低阶矩(FLOM)的干涉阵列米波雷达低角稳健测高算法.该算法针对复杂多径信号中非高斯分布的散射分量,从理论上证明分数阶协变矩阵(CM)仍保留阵列流形结构特征,并结合2维空间平滑技术实现分数阶协变矩阵的解相干,再由双尺度酉ESPRIT算法实现稳健低角测高.最后从理论上提出干涉阵列的3区基线设计法.实验结果验证干涉阵列与测高算法的有效性与正确性,说明干涉阵列提高了低角目标分辨性能,也说明了分数低阶矩增强了低角测高算法的稳健性,并验证3区基线设计法的理论正确性.     

基于波束空间的米波MIMO雷达角度估计算法

针对米波多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达低仰角估计的问题,提出了一种基于波束空间的角度估计算法.结合米波MIMO雷达低仰角目标的回波特点,建立了同时考虑发射多径和接收多径的信号模型.算法首先在接收端形成多个接收波束,再利用发射信号进行匹配滤波,然后在接收端形成多...     

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。     

基于FDA雷达的多径干扰抑制及目标检测

针对机载雷达低空目标检测应用背景,本文建立低空入射角下FDA (Frequency diverse array)雷达目标探测中的修正型多径检测模型,提出基于FDA雷达的多径干扰抑制方法,并利用无训练数据广义似然比检测(Generalized Likelihood Ratio Test,GLRT)方法实现多径传播环境下的...     

超分辨测角在海用相控阵雷达低角测量中的应用

低空目标的直达回波与多径反射回波相互耦合,使雷达测角误差显著增大,严重影响海用雷达对低空目标的探测性能。数字相控阵雷达可同时生成多个接收波束,利用超分辨测角技术提高测角精度。文中给出了超分辨测角技术在海用数字相控阵雷达中的一种工程应用方法,并将多信号分类、最大似然法两类超分辨测角技术与传统的高低波束测角技术进行了分析比较。仿真结果表明:超分辨类算法对海面低角目标的测角性能相比传统方法有很大提升,并且受阵面幅相误差影响不大,在海用数字相控阵雷达中有较好的工程应用前景。因此,本研究对工程实际中海用数字相控阵的低空目标探测技术有较大的参考价值。     

基于TR-RASK的多输入多输出UWB方案

本文提出了一种基于时间反演接收天线移位键控的多输入多输出超宽带（time reversal receive antenna shift keying multiple input multiple output ultra wide band,TR-RASK-UWB）方案,较好地解决了MIMO-UWB系统中多天线干扰和多径干扰的问题。首先,该方案利用RASK调制将发射天线阵列形成空间波束,同时使用TR技术聚焦发射信号到达目标接收天线;其次,通过最大接收功率检测算法理论推导了该方案在UWB多径信道下的误比特率（bit error rate,BER）表达式,并通过仿真得到验证;最后结果表明,在发射天线和接收天线相同的情况下,所提方案的性能相比于MIMO-UWB有较大提升。      

低空多径环境下雷达目标检测性能研究

针对低空多径环境下不同体制雷达目标检测性能展开研究,通过优化配置雷达阵元达到多径环境下的最优检测性能。建立低空多径环境下雷达接收信号模型,引入多径功率传播因子,将经典的Swerling目标起伏模型推广应用于低空多径环境,采用特征函数法推导低空多径环境下不同体制雷达的检测概率。仿真研究了多径功率传播因子对检测性能的影响,比较不同体制雷达的检测性能,结果表明多输入单输出雷达兼具相控阵雷达和多输入多输出雷达的优点,在多径环境下具有稳定的检测性能。     

频率捷变雷达跟踪海面低空目标的频点自适应优化技术

针对雷达跟踪海面低仰角目标产生多径效应引起的仰角测量误差问题,本文建立了海面多径反射和频率捷变下低角误差测量模型,提出了一种基于频率捷变自适应优化的改善低角测量误差方法。该方法通过宽带频率捷变去除目标信号与多径反射信号的相关性,利用网格自适应直接搜索算法（Mesh Adaptive Direct Search Algorithms,MADS）优化频点技术,根据不同距离、不同高度和不同海情产生多径效应的大小自动选择频点改善误差,形成了雷达自适应频率捷变对抗海面低空目标多径的方法。仿真结果表明,该方法能根据不同情况自动选择低误差频点,控制每一个距离的低角测量误差在±2 mrad内,基于网格自适应直接搜索的频点优化算法也大大提高了频点选择速度,减少了迭代次数,表明了该优化算法的有效性。     

基于虚拟平面的米波组网雷达测高算法

随着反隐身技术的发展,米波雷达凭借其反隐身、反辐射导弹方面的天然优势,再度进入科学界的视野。但米波雷达在探测低仰角目标过程中受多路径效应影响严重,导致测高结果易出现较大偏差,无法满足实际需要。而组网雷达数据融合技术的发展为此问题找到了一个解决办法。该文采用组网雷达数据融合技术,仅利用米波雷达测得的距离和方位信息实现了目标的3维定位,从而解决米波雷达测高困难的问题。考虑地球曲率的影响。该文所提出的米波组网雷达测高算法利用大地坐标变换、坐标系变换和数据变换,把各雷达数据统一到一个合理的工作平台,即虚拟平面上,在该平面上对目标进行测高计算。对极小误差法加以改进,采用分辨率不高,但数据稳定性好的方位角信息确定算法的搜索范围;应用分辨率较高的目标距离信息来获取最终的目标经度、纬度、海拔高度估值。由于地面强反射的原因,目标的距离估值有些时候是不准确的,该文设立了置信度判决准则以验证定位的有效性。通过仿真验证,该算法具有较好的测高精度,可作为组网雷达行之有效的测高方法。     

基于压缩感知的稀疏阵列MIMO雷达成像方法

针对MIMO雷达对空目标单次快拍成像时天线数目较多问题,该文提出了一种稀疏阵列MIMO雷达的成像方法。首先分析了MIMO雷达天线的稀疏布阵方式,其次结合压缩感知理论具体阐述了稀疏阵列MIMO雷达的成像方法。该方法不仅能够对运动目标实现单次快拍成像,避免了目标机动带来的运动补偿难题,同时又能够大幅减少MIMO雷达的天线规模,便于工程实现。最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性。     

岸基米波雷达对海上舰船目标探测性能分析

目前工程设计中雷达低空性能分析使用的VCCALC软件建立的模型假设目标是点目标,没有考虑"过渡距离效应",并不适合岸基米波雷达对海低空性能的探测。本文结合实际建立计算模型,分析米波雷达对低空舰船目标探测能力与雷达架高、目标高度等参数之间的关系,并对在不同架设高度下岸基雷达系统对典型海上舰船目标探测能力进行了仿真。