毫米波频率步进单脉冲雷达角跟踪技术研究

在毫米波雷达目标跟踪中,角闪烁的非高斯特性将使得经典的卡尔曼滤波器失效。研究了非线性度函数方法在毫米波频率步进单脉冲雷达目标跟踪中的应用,采用非线性度函数方法对高分辨距离像测角数据进一步处理,仿真表明该算法性能优于经典的卡尔曼滤波。     

一种改进的U⁃V空间测角方法

两维相控阵雷达通常采用单脉冲和差波束测角实现对目标角度的测量和跟踪。对于矩形阵列，通常在U?V空间下对不同频率进行归一化，只需在方位和俯仰向各建立一条误差曲线即可完成单脉冲测角，减少了运算量和存储空间。本文针对圆形阵列无法仅用方位和俯仰各一条误差曲线进行测角的缺点，提出了一种改进的U?V空间和差波束测角曲线的建立和使用方法。该方法采用多条测角曲线迭代逼近的思想，实现简单、运算量小，能够提高角度的测量精度。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

可控测角精度和范围的数字阵列单脉冲和差波束优化

针对大角度覆盖范围目标快速定位以及机动目标精确角度跟踪的需要,该文提出一种基于可控测角精度和范围的数字阵列单脉冲和差波束迭代快速优化算法。算法可以根据期望的测角精度或期望测角区间,以函数形式给出修正的期望和差波束方向图主瓣区域,然后采用所提出的快速区域加权方向图综合算法闭式优化得到和差波束方向图。该算法通过迭代优化可以在给定输入信噪比和测角精度需求的前提下,最大化单脉冲角度估计的有效测角区间,或者在给定的测角范围内,最优化测角精度。     

平面阵约束自适应单脉冲测角算法

单脉冲测角技术原理简单且易于工程实现,被广泛应用于各类雷达系统中,但在近主瓣干扰环境下,采用常规自适应波束形成技术会导致单脉冲鉴角曲线产生畸变,严重影响雷达测角性能。针对此问题,本文提出一种适于二维面阵的约束自适应单脉冲测角方法,将多约束自适应方向图保形技术与广义单脉冲测角技术相结合,实现干扰环境下的目标角误差估计。仿真实验表明,该方法能够在抑制近主瓣干扰的同时,基本保持理想单脉冲鉴角曲线,大幅提升雷达在未知干扰环境下的角误差估计性能,从而实现目标稳定跟踪。     

单脉冲导引头对多干扰源的角分辨

当多个噪声调频干扰同时进入单脉信号引头主波束内时，导引头对干扰源的角度分辨是非常困难的。本文主要研究了导引头单脉冲接收机对宽带噪声调频干扰源的响应，分析了当单脉冲主波束内存在多个噪声调频干扰源时，导引头指向角的跟踪规律，并重点讨论了一种用聚类来提取角信息的方法，最后仿真证实了该方法的正确性和有效性。     

基于均匀线阵的自适应单脉冲两目标分辨技术

自适应单脉冲是相控阵跟踪雷达存在副瓣干扰情况下常用的一种测角技术。在均匀线性阵列条件下,分析了自适应和差波束加权的基本方式,并证明了自适应单脉冲比为实数。雷达主瓣内存在两目标的情况下,基于自适应单脉冲比的实数性质,提出了一种基于双采样点的目标角度测量方法,并对单脉冲比的测量误差进行了分析。仿真结果表明,该方法可实现对两个不可分辨目标的角度估计,估计精度随两采样时刻相位差的不同产生变化。     

单脉冲探测技术的发展综述

随着精确制导武器的发展，单脉冲探测技术得到了越来越广泛的应用。文中从单脉冲天线的发展出发，详细介绍了单脉冲测角技术，角闪烁的问题以及单脉冲距离的高分辨率的获取。在此基础上，又进一步讨论了单脉冲成像技术和通道不一致性对单脉冲探测系统的影响。     

信噪比未知时不可分辨目标的单脉冲角估计

针对单脉冲雷达可能跟踪多个不可分辨的目标这一背景,提出了一种利用估计的信噪比对不可分辨目标进行单脉冲角估计的方法.该方法在雷达系统设计上需要提高接收机带宽和AD采样率,根据多目标的信号检测结果选择目标回波的样本点数据估计信噪比.文中给出了实现多个目标单脉冲角度估计的具体步骤.通过计算机仿真分析了角估计的统计性能,表明该方法能够有效地对单脉冲雷达分辨单元内的多个目标进行角度分辨.     

基于MIMO雷达的振幅和差式单脉冲测角分析

本文首先推导出MIMO雷达的收发联合波束方向图函数,提出余弦空间波束方向图概念,将振幅和差式单脉冲测角技术应用于MIMO雷达,给出测角流程步骤。通过对一个单元距离为二分之一波长的均匀线阵的计算机仿真,证明了测角精度与信噪比、角系统的误差检测斜率成正比,以及即使在低信噪比条件下,MIMO雷达单脉冲测角仍有很高的测角精度。     

状态空间法在高分辨雷达中的应用研究

高分辨雷达一般采用两套系统，窄带系统作为传统的坐标测量系统，实现目标检测和跟踪；宽带系统实现成像和识别，其在窄、宽带系统之间转换的工作方式会降低雷达的数据率。该文将状态空间方法引入基于宽带一维高分辨距离像的单脉冲雷达的坐标测量，从而实现了宽带系统中的测距、测角，在抑制角闪烁的同时，提高了扩展目标上各散射中心的坐标测量精度。     

平面阵线性约束自适应单脉冲测角算法

平面阵单脉冲测角具有方位、俯仰二维方向信息耦合的特点,需要利用二维单脉冲信息联合进行角度估计。本文基于最大似然单脉冲测角算法,采用线性约束自适应波束形成方法,将二维角度联合估计简化为一维角度估计,具有较好的可实现性。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

Study on monopulse angle measurement method based on virtual polarization matching

A monopulse angle measurement method for polarization array radar is studied in this paper. The receiving signal model is established and then a monopulse angle measurement method based on virtual polarization matching is proposed. To analyze the estimation performance, the Cramer-Rao Lower Bound （CRLB） of angle estimation is derived. Both theoretical analysis and simulation show that： firstly, the proposed method is superior to the traditional angle measurement methods based on the single polarization. Secondly, the performance of the new method is unrelated to the echo polarization. Thirdly, angle estimation of this method is asymptotically optimal. The results show that this method has great potential to be used in polarization array radar.     

相控阵测控系统概论

相控阵测控系统是一类新的测控系统。本文介绍了这种系统的技术特点,概述了它的波束形成、分时多波束和同时多波束、自适应时-空二维滤波、单脉冲角跟踪、边扫描边跟踪(TWS)和多目标跟踪、共形相控阵和宽角扫描以及降低造价等问题。     

极化阵列雷达单脉冲测角方法研究

极化阵列雷达兼具阵列雷达的优势和极化信息处理能力,是当前先进体制雷达研究的热点。研究了极化阵列雷达单脉冲测角的问题。在明确雷达采用的天线结构的基础上,建立了极化阵列雷达接收信号模型,提出了基于极化并联的单脉冲测角方法,分析了该方法测角性能,给出了测角性能与SNR及回波极化角的关系。通过仿真验证了方法的有效性,研究表明:极化阵列雷达单脉冲测角性能优于任意单(同)极化阵列雷达,且测角性能与回波极化状态无关。     

一种面向全空域覆盖阵列的和差比幅测角跟踪方法

针对和差比幅方法在全空域相控阵系统应用扩展中出现的辅助波束指向计算、角度估计问题,分别给出了一种基于辅助坐标系的指向计算方法和一种基于方向图高斯拟合的目标角度解算方法,并针对角度跟踪滤波环节的角误差向量估计方法进行了优化。仿真分析结果表明,面向子阵化全空域阵列,和差比幅方法表现出了优越的差波束性能,且在和差比相方法跟踪失效的条件下,该方法仍然能够实现优于0.1倍波束宽度的角跟踪精度。     

阵列雷达幅度和差单脉冲最优设计

针对阵列天线跟踪雷达研究了幅度和差单脉冲最优设计问题,其核心就是寻找最优的波束偏置角,在保证和波束不分裂前提下使得雷达测角精度最高.本文将该问题建模为带约束的优化问题,并进行数值求解,通过参数拟合得到一般的规律,即最优的偏置角为静态方向图波束宽度的0.47倍,该结论与反射面单脉冲天线的结论相近,根据最优偏置角得到和、差波束最优权矢量.     

相控阵测控技术（二）：相控阵连续闭环角跟踪的系统误差

在对机扫天线相位和差单脉冲角跟踪精度分析的基础上,针对相控阵具有相位敏感度高、电扫伴随着增益和相移变化以及多通道合成、多方向标校等特点,分析了相控阵相位和差单脉冲角跟踪系统的跟踪精度,讨论了它的误差源及其产生的物理机理,推导出了相应的系统误差表达式,并提出了减小误差的相应措施。     

基于自适应旁瓣对消的测角研究

自适应波束形成(ADBF)和自适应旁瓣对消算法都能够很好地抑制旁瓣干扰,但是由于干扰协方差矩阵的影响,ADBF在抑制干扰同时给和、差单脉冲测角带来误差.文中针对自适应旁瓣对消算法,系统研究了其在和、差单脉冲测角中的应用,着重分析了辅助天线中的目标信号对测角性能的影响.理论分析和仿真结果表明,辅助天线中的目标信号对测角的影响主要存在于辅助天线的增益大于差波束增益的角域,而在其他角域,影响很小.     

阵列单脉冲比幅和干涉仪测向精度比较

数字阵列系统通过对每通道信号单独采集,运用灵活的数字信号处理方法易于采用多种方法实现相同的系统功能。针对数字阵列条件下不同测向方法比较问题,分析比较了单脉冲比幅测向和干涉仪测向的最优测向精度。通过分析不同测向方法的最优测向精度、阵列增益和单元增益之间的关系,推导出了数字阵列条件下两种测向精度的对比结果。结果表明：当天线单元数目与阵列合成损耗之比小于8时,干涉仪具有更优的测向精度;反之,单脉冲比幅具有更优的测向精度。     

基于协方差矩阵双层重构的稳健自适应单脉冲测角

常规自适应单脉冲方法在主瓣干扰下会引起自适应波束形成性能恶化并导致其单脉冲比曲线严重失真,影响被动雷达的测角精度与跟踪性能。针对此问题,提出了一种适用于平面阵的基于协方差矩阵双层重构的稳健自适应单脉冲测角方法。首先,利用Capon功率谱通过稀疏重构法初步估计出干扰加噪声协方差矩阵,通过干扰导向矢量估计完成对协方差矩阵的优化校正以提高自适应波束形成性能;然后,基于线性约束最小方差(Linearly Constrained Minimum Variance, LCMV)准则对方位角和俯仰角进行联合线性约束以避免单脉冲比曲线在主瓣干扰下严重失真;最后,根据自适应单脉冲比值求出目标与波束指向之间的偏转角以实现目标测角。与常规方法相比,所提方法在干扰抑制能力与测角精度上都有显著提升。