基于FrFT的高频雷达信号极化状态估计方法

工作在短波波段(2~15 MHz)的高频地波雷达回波中存在密集的电台干扰,严重影响其探测性能。极化滤波是抑制高频雷达中短波电台干扰的有效方法,而正确估计信号和干扰的极化状态是提高极化滤波器性能的关键因素。提出一种基于分数阶傅立叶变换的极化状态估计方法,利用信号极化信息的分数域不变性,在分数域估计干扰的极化状态。仿真结果表明:该方法能准确估计出高频雷达系统中目标和干扰的极化状态,满足高频雷达极化信号处理的需要。     

斜投影极化滤波器

极化滤波是高频雷达等系统抗干扰的主要手段.在斜投影技术基础上,本文通过分别建立目标信号和干扰的极化子空间,提出一种斜投影极化滤波器.该滤波器在抑制干扰的同时不会对目标信号产生影响,是传统极化滤波器的推广和完善.文中给出了斜投影极化滤波算子的构造方法,分析了极化参数估计偏差对滤波器性能的影响,并对其抗干扰效果进行了仿真.仿真结果表明斜投影极化滤波器是一种有效的极化滤波技术.     

频域零相移多凹口极化滤波器

电台干扰是高频雷达面临的主要干扰,极化信号处理在近年来发展为抑制电台干扰的有效手段．在研 究极化状态的时频不变性和极化滤波的时频不变性的基础上,本文结合高频雷达零中频信号的特点提出了频域估计 多干扰极化状态的方法,并设计出频域零相移多凹口极化滤波器．通过频域极化滤波、幅相补偿和多凹口技术的结合 解决了相参系统中多干扰的抑制问题．理论和仿真实验证明了算法的有效性。     

一种消除旁瓣对消器中目标效应的新方法

针对旁瓣对消中出现的目标效应问题,将基于斜投影算子的极化滤波技术引入到旁瓣对消系统,提出了一种消除旁瓣对消系统中目标效应的新方法.实时估计出强干扰的极化参数,计算获得斜投影算子并作用于辅助通道回波,利用斜投影算子的优良性能便可完全消除辅助通道的目标信号,同时完整保留辅助通道的干扰,再利用旁瓣对消技术可大幅度抑制主通道的干扰而保持信号无损失.相比于传统的极化滤波方法,该方法仅需获取强干扰的极化参数,便可完全抑制辅助通道中微弱的目标信号,大幅度提高旁瓣对消比,解决旁瓣对消系统中的目标效应问题.理论分析和仿真结果验证了这种方法的有效性.

     

雷达导引头斜投影抗质心干扰性能分析

箔条、角反射器等质心干扰诱使雷达导引头目标指示角偏离目标,导致导弹脱靶.为了解决这一问题,该文利用目标与干扰极化状态的差异性,通过目标、干扰极化相位描述子构造出斜投影算子,然后采用斜投影处理来抑制雷达导引头质心干扰.鉴于实际中目标、干扰极化状态难以准确估计,重点分析了目标、干扰极化相位描述子估计误差对斜投影输出目标、干扰信号的影响,推导得到了斜投影输出目标、干扰信号误差解析表达式;在此基础上,进一步推导得到了斜投影输出干信比、单脉冲比误差与目标、干扰极化相位描述子估计误差之间的关系式.理论分析与仿真结果表明,斜投影处理后的雷达导引头测角误差与目标极化相位描述子估计误差无关,与干扰极化相位描述子估计误差有关;干扰极化相位描述子估计误差在-10度到10度范围内时,斜投影仍具有一定的干扰抑制能力,有助于提高导引头的测角精度.     

高频地波雷达不同干扰抑制方法性能比较

在拥挤的高频波段,高频地波雷达受短波电台的影响而不能正常地进行工作,空域波束形成和基于水平天线辅助旁瓣对消的干扰抑制方法被用来对消此类电台干扰.比较了基于不同辅助天线以及不同信号处理顺序情况下的干扰抑制性能,对实测数据处理结果表明,基于水平辅助天线的方法能够在保证目标信息不丢失的情况下抑制主瓣干扰,距离域旁瓣对消的方法表现出最佳的干扰抑制性能.     

高频地波雷达多干扰的极化抑制

天波电台干扰是高频地波雷达所面临的主要干扰,虽然采用频率捷变技术可以躲避干扰,但是当短波电台十分密集时很难找到合适工作频段的,而且当存在与雷达回波同方向入射的干扰时,空间滤波技术也无能为力。利用极化技术可以较好地解决以下问题,但目前高频地波雷达中的极化滤波还只限于对单干扰的抑制,为了进一步拓宽雷达的工作频段,本文研究了多干扰的极化抑制问题,给出了一种在频域同时提取多干扰极化特征的方法,并根据这一方法构造了一种频域极化滤波器,使得频带互不重叠的多个干扰可以被有效滤除,而不受极化度的限制,从而克服了以往极化滤波器只能处理极化度较高的干扰的特点。理论和仿真实验证明了算法的有效性。     

零相移瞬时极化滤波器

常规极化滤波方法会造成目标信号相位的改变,滤波器参数的变化影响相移的大小,进而导致相位失真.为避免相位失真,本文在普通单凹口、多凹口逻辑积极化滤波器的基础上提出零相移瞬时极化滤波器,通过线性极化变换、普通极化滤波和相位(和幅度)的补偿实现目标相位(幅度)的保持.实际数据的处理结果表明,在抑制高频雷达电台干扰的实验中,信干比改善可以达到27dB以上.     

斜投影极化滤波的雷达导引头抗箔条干扰方法

反舰导弹跟踪阶段受到箔条质心干扰,当箔条云初形成,舰船目标与箔条干扰处于同一雷达分辨单元,不可分辨时,无法通过识别方法进行对抗,严重影响导弹的作战效能。本文研究了采用斜投影极化滤波技术抑制不可分辨的箔条质心干扰问题。首先建立了不可分辨情况下目标和干扰的极化雷达导引头回波信号模型,根据目标与干扰的回波幅度概率密度函数,推导得到质心干扰条件下单脉冲比幅测角体制的角度测量误差概率密度函数,并对角度测量误差统计特性进行了定量的分析;接下来在阐明斜投影基本原理的基础上,提出了基于斜投影极化滤波的抗箔条质心干扰方法;最后结合典型场景,通过计算机仿真对本文所提抗箔条质心干扰方法的有效性进行了验证,并对该抗干扰方法的性能进行了分析。      

基于稀疏重构的空域-极化域联合抗主瓣干扰方法

针对当前抗干扰方法面对主瓣干扰时存在的抗干扰性能急剧下降的问题,本文提出了一种基于稀疏重构的空域-极化域联合抗主瓣干扰方法.该方法首先利用稀疏重构对干扰信号的波达角(DOA)进行估计;然后在恒模约束的基础上,利用相关性最大原则估计干扰信号的极化参数;最后利用估计得到的信号导向矢量,构建联合斜投影滤波器进行干扰抑制.仿真...     

基于改进的小波-矩阵法实现雷电干扰抑制

高频地波雷达探测飞行目标时,由于所处高频段电磁环境复杂,以冲击干扰为主要形式的雷电干扰会严重影响雷达探测性能。现有的小波-矩阵联合抑制法与传统方法相比,具有定位精度高、算法复杂度低的优点,但是却具有适用范围单一的局限性。以联合法的适用条件为依据将雷电干扰分类,研究不同类型雷电干扰的最佳抑制方法,并提出了改进的小波-矩阵联合法抑制雷电干扰方案。试验仿真表明,此改进方案能很好地抑制多种类型的雷电干扰,最大程度地降低了多普勒域噪声基底,有效地提高了高频雷达抗雷电干扰性能。     

基于深度学习的高频雷达射频干扰自动识别与抑制

高频地波雷达的探测性能极易受到射频干扰的影响,当前射频干扰抑制的研究主要是通过人工识别来逐一处理,鲜见实时自动识别与抑制射频干扰的研究。随着深度学习在雷达图像处理方面应用的展开,本文尝试将其引入高频雷达射频干扰抑制中,利用YOLO (You Only Look Once)模型来识别雷达距离多普勒谱图中的射频干扰,继而用高阶奇异值分解(Higher Order Singular Value Decomposition, HOSVD)方法对其进行抑制。仿真和实测数据处理结果表明,此YOLO-HOSVD联合算法实现了对高频雷达射频干扰的自动识别与抑制,单场数据处理时间不超过1.8 s。该方法可以应用于高频地波雷达常规海态观测。     

高频地波雷达射频干扰分离方法研究

针对高频地波雷达射频干扰抑制问题,研究基于独立分量分析(ICA)的单通道干扰分离方法,方法突破了常规ICA无法用于单接收通道下信号分离的条件限制,分析了高频地波雷达目标回波与射频干扰的周期性,并根据信号周期性与高频地波雷达相干积累时间长的特点,运用ICA方法实现了目标回波与射频干扰的分离,仿真实验与理论分析证明了该方法的有效性。     

高频地波雷达协同检测新方法

电离层杂波、海杂波以及射频干扰的存在造成高频地波雷达目标检测上的困难。针对高频地波雷达的极化特性和目标在距离-多普勒谱中的扩张特性,先设计一种改进的二维恒虚警检测算法,后将该方法与极化处理方法融合设计一种新的协同检测算法,该检测算法实现了能量域和极化域的协同检测,突破传统极化检测方法计算复杂等问题。高频地波雷达实测数据中的仿真和检测结果表明:在电离层杂波背景中,协同检测算法性能优于恒虚警方法。     

Interference Cancellation for High-Frequency Surface Wave Radar

The performance of high-frequency surface wave radar (HFSWR) is known to suffer from external environmental interference and noise, such as cochannel radio-frequency interference from other radiating source, ionospheric clutter, lightning impulsive noise, etc. This paper experimentally evaluates the interference cancellation performance of various adaptive beamforming schemes with respect to the aforementioned three types of interferences in an attempt to find the most promising adaptive cancellation scheme in practical HFSWR environment.     

高频地波雷达射频干扰抑制新算法的研究

针对高频地波雷达易受到其他设备发射的高频信号干扰的问题, 通过分析射频干扰与有效目标信号在雷达回波中的表现形式及其在雷达距离多普勒谱图中出现区域的差异, 运用多重信号分类算法估计射频干扰的频率和方位角子空间, 利用子空间投影的方法分别在频率和方位角上分解射频干扰信号和有用目标回波信号, 之后从原信号中减去射频干扰分量, 从而实现射频干扰抑制的目的.仿真结果与实测数据的处理结果都表明:该算法可以有效抑制射频干扰.     

Wideband LFM Interference Suppression Based on Fractional Fourier Transform and Projection Techniques

A novel wideband LFM interference suppression method is proposed based on fractional Fourier transform (FRFT) and projection techniques. By using the concentration property of LFM interferences in fractional Fourier domain, the initial frequency, frequency modulation rate and direction-of-arrival (DOA) of LFM interferences are first estimated. Afterwards, the space–time interferences subspace is constructed. In order to suppress wideband LFM interferences, the received signal is projected onto the subspace orthogonal to the interferences subspace when the signals are uncorrelated. Furthermore, considering the scenario when the signals are coherent, according to the properties of oblique projection, LFM interferences are suppressed by projecting the received signal onto the joint signal–noise subspace. Then, the desired signal is extracted by beamforming. Unlike the existing algorithms, the proposed method not only can exactly estimate parameters and directly solve the DOA of LFM interferences but also can construct the interferences subspace with the time-variant steering vector of interferences. Moreover, our method can effectively suppress LFM interferences without reducing the freedom, and significantly improve the performance, even at low signal-to-noise ratio (SNR) or small number of snapshots. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

基于块稀疏恢复的高频雷达空间角谱和极化谱联合估计方法

高频地波雷达（high-frequency surface wave radar,HFSWR）中电离层杂波的存在,会极大地影响雷达系统的性能,降低对目标的探测能力.为了精确获得杂波参数,从而更好地抑制电离层杂波,提出了一种基于压缩感知（compressive sensing,CS）的单快拍参数估计方法,用于对电离层杂波的空域和极化域参数估计.该方法基于极化敏感阵列的块稀疏估计模型,应用块正交匹配追踪（block orthogonal matching pursuit,BOMP）算法实现距离-多普勒域的单快拍空间角度和极化参数联合估计,并进一步获得目标和杂波的空间角谱和极化谱.该方法适用于任意极化敏感阵列,在距离-多普勒域单快拍条件下,其估计性能优于传统方法,且计算复杂度极低,可以实现实时处理.仿真结果和某HFSWR系统实测数据处理结果表明了参数估计方法的有效性.     

机载双基地极化敏感阵列多干扰抑制

为了破解雷达主瓣干扰尤其是多个主副瓣干扰同时抑制的难题,该文利用目标极化散射特性在不同入射角存在差异而干扰近似相同的特点,将极化信息应用到机载双基地雷达,通过构建机载双基地极化敏感阵列来实现主副瓣干扰抑制。该方法主要通过双基地-极化分级抑制来实现。首先重构协方差矩阵遮蔽主瓣干扰来分别抑制双基地主辅雷达副瓣干扰,然后将辅雷达接收数据时域对齐后送主雷达,最后修正主辅雷达主瓣干扰导向矢量,并利用极化对消实现主瓣干扰抑制。仿真结果表明:利用双基地-极化分级抑制方法可实现多个主副瓣干扰同时抑制,大幅提升雷达系统抗干扰能力。      

Block Turbo code modulation for MB-OFDM-based cognitive radio to suppress its side-band interferences

To suppress the side-band interferences caused by multiband orthogonal frequency division multiplexing (MB-OFDM)-based cognitive radio systems, a mathematical expression of the side-band signal is derived. Based on this expression, the constraints among the transmitted symbols, which help to suppress the interferences, are obtained. Combined with the constraints, a type of block Turbo code modulation scheme is proposed. In the modulation scheme, the side-band interferences are attenuated quickly. Compared with other techniques, in this scheme, the interference suppression is implemented more easily and sufficiently. Simultaneously, the bit error rate (BER) performance can be improved. Theoretical analyses and simulation results show that it is highly applicable for MB-OFDM-based cognitive radio systems to suffer from Rayleigh fading.