基于频控阵波束锐化的主瓣干扰抑制技术

文中研究基于频控阵波束锐化的主瓣干扰的抑制问题,在非均匀对数偏频的基础上,利用频控阵列阵因子的空时耦合和变化、距离依赖的特性自适应的进行发射波束形成,在角度域-距离域上实现主波束锐化和精准指向,极大地抑制距离依赖和角度依赖的干扰。由于只在目标点处才会出现最大的波束能量聚焦,在接收端利用线性约束最小方差(LCMV)准则,空域上和期望信号完全对准主瓣干扰,利用距离依赖的差异也可以实现有效的抑制。仿真实验验证了方法的有效性。     

一种频控阵鉴别距离欺骗目标方法的优化

针对一种雷达使用频控阵模式发射信号、相控阵模式接收信号的距离欺骗目标鉴别方法存在的不足,使用了一种干扰置零方法,使频控阵发射波束主瓣对准需鉴别目标位置处时其他待鉴别目标位于频控阵发射方向图的零陷上,避免了待鉴别目标若位于频控阵发射方向图较高旁瓣上时仍能使雷达收到其反射信号从而形成干扰的问题。针对常规频控阵方向图存在的距离?角度耦合问题,使用遗传算法对方向图进行优化,得到了具有更高分辨率的点状波束。将点状波束和干扰置零方法应用于距离假目标鉴别。计算机仿真结果表明本文的方法具有良好的假目标鉴别效果。     

频控阵雷达技术及其应用研究进展

与传统的相控阵只形成方位角依赖性的发射波束不同,频控阵通过在阵元间采用一个小频差来实现波束的自动扫描功能。频控阵能够形成具有距离依赖性和时变性的发射波束,克服了传统相控阵阵列因子不包含距离和时间变量的缺点,因而带来很多独特的应用优势。该文在作者的“频控阵雷达:概念、原理与应用”(《电子与信息学报》,2016, 38(4): 1000–1011)基础上,简要介绍频控阵雷达的基本原理,全面梳理近3年来国内外关于频控阵雷达技术及其应用方面的最新研究进展,讨论几种新的频控阵雷达技术应用前景,主要包括雷达对抗和雷达-通信一体化应用,并指出目前亟待研究解决的波束时变性、有效接收机设计、自适应信号检测与估计和原理样机研制等几个关键问题。      

多频连续波雷达与角度-距离联合估计方法

频控阵（frequency diverse array）雷达存在角度和距离定位模糊的问题,基于频控阵与早期的多频连续波（multi-frequency continuous wave）雷达相同的测距原理,提出了改进的多频连续波雷达模型,通过采用相控阵接收的方式,克服了传统频控阵角度和距离定位模糊的问题.根据收发阵元数的不同,推导了四种配置下的信号模型,分析了多频连续波雷达相比传统频控阵可解耦角度与距离定位模糊的原因.新的多频连续波雷达实现定位的本质为三维多频估计问题,为此提出了一种基于迭代插值傅里叶系数（iterative interpolation Fourier coefficients））的角度-距离联合估计方法,理论分析了算法的性能.仿真结果验证了所提方案与算法的有效性.     

基于MVDR算法的频控阵雷达干扰抑制方法北大核心CSCD

为提高频控阵雷达的抗干扰能力,针对基于最小方差无失真响应(MVDR)波束形成算法的频控阵雷达干扰抑制方法进行了研究。首先,构建了频控阵阵列系统的信号模型,基于信号模型推导了基于频控阵的MVDR波束形成算法;然后,将传统相控阵中的MVDR波束形成算法应用到频控阵当中;最后,通过仿真分析了MVDR波束形成算法的抗干扰能力。仿真结果表明:采用MVDR波束形成算法能够实现目标位置增益最大;此外,信号输出信噪比随输入信噪比的增大而逐渐增大。文中研究能有效提高频控阵雷达在距离与角度维度的抗干扰能力,对于提升雷达检测系统的性能具有重要意义。     

结合SBL的双脉冲频控阵雷达离网目标定位方法

目标定位是雷达信号处理中一个具有重要理论意义与实际意义问题。为解决频控阵雷达传统的目标定位算法存在计算量大、目标真实位置偏离空间离散采样网格等问题。本文将频控阵雷达特性与离网稀疏贝叶斯模型结合提出了基于稀疏贝叶斯学习的双脉冲频控阵雷达离网目标定位算法。频控阵雷达发送两个脉冲,其频率偏移量分别为零和非零,然后基于离网稀疏贝叶斯模型估计目标的方位角与斜距。这种方法可以理解为当频控阵雷达以零频偏发射脉冲时,在角度域中检测目标,然后通过适当选择非零频率偏移量在距离域中对目标定位。仿真结果表明,即使在较粗糙的采样网格下,该算法也能保持较高的估计精度,显示了其优于传统算法的优势,证明了该方法的有效性与可靠性。      

FDA-MIMO抗干扰技术进展及前景展望

与相控阵发射波束只有角度依赖性不同,频控阵(FDA)通过在阵元上附加一个频偏增量,使其具有距离-角度二维依赖特性,不仅解决了波束发射时的角度指向问题,还可以解决波束发射时的距离指向问题。通过在FDA中引入MIMO,可以将发射信息整合到接收端,从而实现更加灵活的距离维自由度利用,提升距离-角度二维联合信号处理的能力,这使得FDA-MIMO在抗距离维主瓣欺骗干扰方面具有独特的应用优势。针对FDA-MIMO良好的抗干扰特性,介绍了FDA-MIMO的基本原理和模型,从抗干扰的角度全面梳理了FDA-MIMO的国内外研究进展,对FDA-MIMO雷达抗干扰的基本原理和主要技术进行了系统性讨论总结,分析了FDA-MIMO等频控阵雷达技术在抗干扰方面未来主要的应用前景。     

基于图信号处理的频控阵雷达目标定位方法

针对现代雷达应用对目标高精度测角和测距的需求,该文将图信号处理(GSP)应用于频控阵(FDA)雷达目标定位中,提出一种基于图信号处理的频控阵雷达目标定位新方法。首先,基于频控阵雷达几何模型及回波数据间的信号关联性构建回波数据的图信号模型,进而利用图傅里叶变换对上述图信号作图谱分解,构建2维谱峰搜索优化函数,最终有效获得目标的方位角-距离联合估计。仿真实验结果表明,该算法能够正确估计出目标的方位角和距离信息;在相同仿真条件下,算法的估计精度优于同类算法且提升了对弱目标的定位性能。     

频控阵MIMO雷达的目标数与方位参数联合估计方法

针对频控阵MIMO雷达定位多个目标时,需要目标数先验信息,且多维参数估计计算量大的问题,提出了一种联合估计方法。该方法利用频控阵MIMO的角度与距离依赖性,将目标数与方位参数估计转化为空间谱上的多峰优化问题;设计了一种基于密度的多峰差分进化算法对其进行求解,降低了计算量且不需要单独的目标数估计算法。仿真结果表明,所提方法的目标数和方位参数估计性能均优于已有方法,突破了已有方位参数估计方法的应用局限,可以无量化误差地得到最优方位估计结果。     

LFM正交调制的FDA-MIMO雷达运动目标检测

频控阵雷达的提出引起了广泛关注,而频控阵多输入多输出(FDA-MIMO)系统是目前来说最可能实现的雷达系统模型。针对FDA-MIMO模型下的运动目标跨距离单元走动问题,本文提出利用keystone变换与FDA-MIMO结合的技术处理该问题。该技术有如下优点:FDA-MIMO可以实现波束角度距离自然解耦,进行二维波束形成准确定位目标角度距离,解决时变因素带来后续匹配滤波造成距离信息丢失的问题;同时与keystone算法结合可以进行距离徙动校正,便于采用多脉冲积累技术提高检测信噪比。理论及仿真结果证明,FDA-MIMO模型与keystone变换结合可以很好地处理运动目标探测中距离徙动问题,提高微弱低可观测目标的检测概率。      

MIMO-Frequency Diverse Array Radar with Unequal Subarrays for Improved Range-Angle Dependent Beamforming

Frequency diverse array (FDA) radar has been proposed in last decade for joint range and angle beamforming of a target. Multiple input multiple output-frequency diverse array (MIMO-FDA) radar has also been presented recently in literature to steer multiple beams by creating subarrays in transmit array. These beams help to localize the target in range as well as angle dimension. Due to same subarray size, all the beams have same beamwidth and thus exhibit same response for a given target. In this paper, we have proposed an unequal size subarrays structure for the FDA radar (US-MIMO-FDA), which allow us more focusing of the target in range and angle dimension by using beams of variable width. As a result the echoes received at the receiver help in better estimation of target parameters. The effectiveness of proposed scheme has been shown by comparing transmit and received beam patterns of proposed scheme with MIMO-FDA with equal subarrays Performance analysis of proposed scheme has also been done in terms of output signal to interference plus noise ratio, detection probability and cramer-rao lower bound. Simulation and results have verified better focusing of target by proposed design as compared to existing subarrays schemes for MIMO-FDA.     

FDA-MIMO雷达主瓣距离模糊杂波抑制方法

主瓣上存在的距离模糊杂波降低了真实目标的估计准确度,导致检测性能急剧下降,这对传统雷达提出了严峻挑战。基于频控阵（FDA）-多输入多输出（MIMO）雷达的距离角度二维波束指向,本文提出一种对抗主瓣距离模糊杂波的方法。该方法利用发射-接收空域鉴别模糊杂波次数,并根据已搜索到的目标的大致距离,利用多重信号分类算法（MUSIC）精确分辨多个目标及杂波位置,最后通过设计线性约束最小方差（LCMV）自适应滤波器,使杂波失配而被抑制。该方法有效地解决了主瓣距离模糊杂波的抑制问题,提升了复杂环境下的目标检测性能。仿真验证了提出方法的有效性。      

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.     

基于频率分集阵列的多功能一体化波形设计与信号处理方法

频率分集阵(FDA)是在相控阵基础上的一次体制革新,其通过在发射天线阵元间进行频率步进,得到的发射方向图是角度、距离、时间的多维函数,显著提升了波束控制能力与信号处理维度,经过收发联合处理后,可应用于多维参数联合估计、主瓣欺骗式干扰抑制、模糊杂波抑制、高分宽幅成像等方面。该文从系统层面出发,研究基于FDA的多功能一体化波形设计与信号处理方法,重点对其在检测与估计一体化、解模糊与抗干扰一体化、合成孔径雷达(SAR)成像与动目标检测一体化的信号处理新方法进行综述、评述及研究,并对FDA多功能一体化系统的应用前景进行展望。     

基于MIMO阵列的一体化射频技术研究进展及展望

基于多输入多输出（multiple-input-multiple-output， MIMO）阵列的一体化射频系统通过充分利用空间自由度和波形自由度，不仅能够同时实现雷达探测、数据通信、电子干扰等多种功能，而且具有目标探测可靠性好、参数估计精确度高、反侦察识别能力强等突出特点，在高动态强对抗环境中展现了巨大的潜力。从基于MIMO阵列的一体化射频系统的检测性能分析入手，剖析了一体化射频系统的检测性能极限以及影响检测性能的主要因素；针对MIMO阵列参数高精度估计问题，提出通过单个发射脉冲完成参数估计以及一种增强参数估计精度的波形优化算法；考虑到目标角度估计误差不可避免，提出了一种稳健的一体化波形设计算法；针对杂波环境中一体化射频系统性能下降的问题，提出了发射波形和接收滤波器联合优化算法，该算法不仅能够实现同时多功能，而且有效地抑制了杂波，提高了目标检测性能。最后，展望了一体化射频系统参数估计精度极限、高精度参数估计、稳健波形设计、波形设计算法快速实现等有待突破的信号处理关键技术。     

Fast-convergence trilinear decomposition algorithm for angle and range estimation in FDA-MIMO radar

A frequency diverse array (FDA) multiple-input multiple-output (MIMO) radar employs a small frequency increment across transmit elements to produce an angle-range-dependent beampattern for target angle and range detection. The joint angle and range estimation problem is a trilinear model. The traditional trilinear alternating least square (TALS) algorithm involves high computational load due to excessive iterations. We propose a fast-convergence trilinear decomposition (FC-TD) algorithm to jointly estimate FDA-MIMO radar target angle and range. We first use a propagator method to obtain coarse angle and range estimates in the data domain. Next, the coarse estimates are used as initialized parameters instead of the traditional TALS algorithm random initialization to reduce iterations and accelerate convergence. Finally, fine angle and range estimates are derived and automatically paired. Compared to the traditional TALS algorithm, the proposed FC-TD algorithm has lower computational complexity with no estimation performance degradation. Moreover, Cramér-Rao bounds are presented and simulation results are provided to validate the proposed FC-TD algorithm effectiveness.     

基于改进粒子群算法的分布式频率分集阵栅瓣抑制方法

以均匀线阵（Uniform Linear Array ,ULA）为子阵,结合频率分集阵（Frequency Diverse Array ,FDA）的思想,构建了一种基于分布式子阵的频率分集阵。针对各子阵按等间距布阵将导致严重的栅瓣问题,提出了一种改进粒子群 (Improved Particle Swarm Optimization ,IPSO) 算法来优化分布式FDA中各子阵间的基线距离,以实现高效的栅瓣抑制。同时,从理论上推导了目标距离和角度均未知时参数估计的克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound ,CRLB)。仿真结果表明,优化后分布式FDA的栅瓣得到有效抑制,而且阵列角度维分辨率和估计性能亦得到大幅度提升,验证了所提算法的有效性。     

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...     

雷达动目标短时稀疏分数阶傅里叶变换域检测方法

复杂背景下的动目标检测技术是雷达目标探测的关键技术和难点之一,亟需发展和研究高时频分辨率、大数据量高效以及适用于多分量信号分析的方法和手段.该文结合经典时频分析技术和高分辨稀疏域信号处理的优势,提出短时稀疏分数阶傅里叶变换（ST-SFRFT）并用于雷达动目标检测和参数估计,实现时变信号高分辨时频表示的同时,改善SCR,提高复杂环境下雷达动目标检测的性能.实测对海雷达数据验证表明,所提方法在抗杂波以及参数估计精度等方面较经典时频动目标检测方法有明显优势.