集中式MIMO雷达发射方向图快速设计方法

该文提出了任意发射方向图可以由一组基波束合成的思想。基于该思想,先对集中式 MIMO雷达阵列进行切比雪夫幅度加权构造出一组具有较低副瓣的基波束,然后利用线性规划来快速求解出构成方向图的基波束和其比例系数。与已有的半正定二次规划方法相比较,采用线性规划综合出来的发射方向图具有较低的空域副瓣和较小的空域互相关,并且计算时间较快。     

基于主瓣保形的低旁瓣MIMO雷达发射方向图优化设计方法

当发射天线的个数和结构固定且发射方向图所需要的3 dB主瓣宽度较宽时,绝大多数的发射方向图优化设计方法综合得到的发射方向图都会产生主瓣分裂的现象.针对于此,本文提出一种基于主瓣保形的低旁瓣MIMO雷达发射方向图设计方法.该方法通过约束主波束区域内任意两点之间的线段总是在主波束区域的内部来有效地避免主瓣分裂现象,以及利用...     

针对主瓣波动的阵列赋形方向图设计

赋形方向图设计在阵列雷达中有重要应用,本文针对现有方法所设计波束主瓣存在波动的情况,提出一种最大匹配误差最小化的方向图设计方法。首先基于方向图匹配模型,从优化的角度对迭代FFT方法进行了分析;建立了方向图最大匹配误差最小化模型,并采用序列二次规划对发射权向量的相位进行优化;最后对余割平方的赋形方向图和展宽波束进行了实验仿真,对相控阵体制和MIMO体制下设计的方向图进行了比较,以迭代FFT所设计的方向为初始点,然后采用最大匹配误差最小化的方法对波束主瓣波动进行抑制。仿真结果说明了算法的有效性。     

多输入多输出雷达低旁瓣发射方向图优化算法

提出了一种基于波束域加权的低旁瓣方向图设计方法。综合考虑方向图匹配性能和发射阵元等功率作为约束条件,建立低旁瓣发射方向图优化模型,采用半正定松弛技术将优化模型转化为凸优化问题;对波束加权矩阵施加对偶约束,使得接收信号满足旋转不变性;利用高斯随机化方法对波束加权矩阵进行求解,得到原优化问题的最优解。仿真结果表明,算法能够保持期望主瓣形状并有效降低方向图旁瓣,提高到达角(DOA)的估计精确度和角度分辨力。     

期望主瓣响应下任意阵方向图综合方法

为实现任意阵列天线的方向图综合,特别是考虑到不同空间指向对阵列方向图的影响,提出自适应原理与凸优化理论相结合的方向图综合法.该方法首先利用自适应原理综合法得到所需阵列方向图的旁瓣特性;而后,选择零度角的方向图主瓣作为期望主瓣;最后,在该期望主瓣响应下,将阵列方向图综合问题转化为二阶锥规划问题.采用凸优化循环迭代算法,完成对非凸优化问题的求解,从而保证方向图在满足期望主瓣响应的同时,使旁瓣特性与自适应方向图综合方法得到的结果最接近.理论分析与仿真结果表明,综合后阵列方向图在不同空间指向上具有与期望主瓣一致的主瓣特性,且其旁瓣也能够很好地保持对动态干扰的抑制特性.     

基于NLS的MIMO雷达方向图综合

与传统相控阵雷达方向图综合不同,MIMO雷达通过优化发射波形的协方差矩阵来实现发射方向图综合,从而实现数字阵列雷达的多功能特性。该文通过数学变换,把传统相控阵雷达非线性最小二乘方向图综合法推广到MIMO雷达方向图综合。首先对发射波形的协方差矩阵进行分解,然后构造非线性最小二乘法代价函数优化分解因子,从而使综合方向图最大限度地逼近期望方向图。与现有MIMO雷达方向图综合方法相比,文中方法能通过罚函数,灵活调节综合方向图的过渡带宽度和主瓣波动幅度,且具有更小的均方误差,仿真实验验证了方法的有效性。     

一种新的MIMO雷达发射波形设计方法

该文提出一种约束基波束权值动态的MIMO雷达发射波形设计方法。首先,构造一组发射波形集并从理论上推导了阵元发射波形的恒模特性,在此基础之上,将各阵元平均发射功率的均匀性控制问题转化为基波束权值动态的定量约束问题;其次,建立了直接约束权值动态的基波束优化模型,利用切线投影法和区域迭代法将其进行凸松弛,并且给出了二阶锥规划子问题和序列锥迭代流程;最后,利用二阶锥规划设计出了基波束的比例系数。所提方法在保证MIMO雷达发射方向图匹配性能的前提下,能够兼顾阵元发射功率均匀性和发射方向图旁瓣功率的性能,因而在设计发射波形时更具灵活性。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

一种星载阵列天线的高效波束赋形算法

随着有源相控阵和数字波束形成技术的应用, 低轨道卫星通信多波束阵列天线不仅可以形成同时多个固定的对地等通量低旁瓣赋形波束, 还具备了可以随着通信任务需求变化, 动态调整方向图形状的能力.但是目前常用的高性能波束赋形算法, 运算量较大, 收敛速度慢, 优化参数调整复杂, 无法直接应用于在线实时计算.针对上述要求, 提出了一种高效的迭代最小方差方向图综合方法.该方法采用方向图分区域加权逼近和方向图相位去约束技术, 在满足较高的主瓣赋形精度和旁瓣电平控制等指标要求的前提下, 具有迭代过程简单、优化参数少、算法稳健和运算量少等特点, 可以部分满足要求波束方向图动态变化的卫星通信系统权重系数在线计算的需要.     

多输入多输出雷达发射天线低旁瓣设计

多输入多输出(MIMO)雷达发射波形的多样性,为发射方向图设计提供了更多的自由度。针对阵元等功率条件下获得低旁瓣高增益发射波束的问题,提出了一种采用极小极大准则优化设计发射波形相关矩阵的方法,并将该约束优化问题转换为无约束优化问题,便于采用经典迭代法求解。仿真结果表明:采用极小极大准则设计的发射方向图旁瓣区域平坦,最高旁瓣电平接近理论最低值。最后采用循环(CA)算法,获得易于数字阵列系统实现的相位编码信号,使用该相位编码信号得到的实际发射方向图与理论结果匹配良好。     

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。     

基于凸优化的共形阵二维波束优化算法研究

传统波束优化手段应用于共形阵二维波束优化时,存在旁瓣水平高的问题.文中基于凸优化理论,提出了两种适用于共形阵列二维波束旁瓣优化的二阶锥规划方法.第一种是设定主瓣宽度下的最低旁瓣波束形成,第二种是设定期望旁瓣级的高增益等旁瓣波束形成.仿真结果表明相比于常规波束形成和其它波束优化方法,第一种方法在相同主瓣宽度约束条件下可以...     

空间扫描柱面轴向偶极子阵的低副瓣控制

本文利用约束非线性最优化方法，研究空间扫描柱面轴向偶极子阵的低副瓣综合问题。     

Constrained optimisation technique for general array patternsynthesis

A new technique for controlling the sidelobe level for general array pattern synthesis is presented. The basic idea is to introduce a weighting function to the performance index based on the integral of the power response over the sidelobe regions. This function more heavily weights the array power response further away from the mainlobe, so that in the minimisation of the integral of the weighted power response over the sidelobe regions, very low sidelobes can be achieved. The resulting beam pattern is highly directional. Numerical results show that the proposed technique is very effective for general array geometry sidelobe control design     

Separable transmit beampattern design for MIMO radars with planar colocated antennas

Multiple-input multiple-output (MIMO) radar transmit beampattern design for one-dimensional arrays has been widely studied in literatures. In this paper, transmit beampattern design is considered for two-dimensional (2D) arrays. As the size of the array is increased, the computational complexity and time for pattern optimization are increased drastically. To overcome these problems, we introduced the conditions upon which the 2D beampattern design for uniform rectangular arrays (URA) can be achieved via the product of two perpendicular transmit beampatterns of uniform linear arrays (ULA). The transmit beampattern design is accomplished under special characteristics such as minimum integrated sidelobe level or special 3 dB beamwidth in azimuth and elevation with much lower computation time.     

基于子空间分解的阵列流形向量估计新方法

实际阵列装配完成后的阵列流形向量与理论值存在偏差,这种偏差会导致阵列预设波束图的旁瓣升高、阵列高分辨算法的性能下降,严重影响阵列的实际应用。实际中先依据估计的部分实际阵列流形向量选取合适的误差模型,再根据模型得到逼近实际的阵列流形向量。现有的实际阵列流形向量估计方法有直接定义法和最小二乘法,这两种方法计算复杂度很高且估计精度随快拍数波动。对此本文给出一种新的阵列实际流形向量估计方法,它利用阵列接收数据协方差矩阵的信号子空间与阵列流形向量张成空间相同的特性来估计阵列的实际幅度相位响应,结合估计的波达方向,最后得到实际的阵列流形向量。仿真结果表明,本文所提方法比现有的两种估计方法估计精度高一倍且计算复杂度降低了一个数量级。      

基于脉冲串编码的MIMO雷达距离旁瓣抑制方法

MIMO雷达波形设计通常需要联合考虑空域时域特性,然而,在单脉冲发射波形设计中,在保证期望空域特性的情况下,往往存在时域旁瓣较高的问题。针对这个问题,该文提出一种基于脉冲串编码的时域旁瓣抑制方法。该方法采用空域发射方向图设计与时域波形设计分离的方式,通过对脉冲串的各子脉冲初相编码进行优化,可以在保证空域发射方向图不变的情况下,进一步抑制时域旁瓣。仿真结果表明,该方法可以有效地降低各多普勒通道的距离旁瓣。     

A numerical pattern synthesis algorithm for arrays

A numerical technique for pattern synthesis in arrays is presented. For a given set of elements, the technique allows one to find a set of array coefficients that steer the main beam in a given direction and yield sidelobes meeting a specified criterion, if such a set of array coefficients exists. If the pattern specifications cannot be met with the given elements, the algorithm finds the best attainable pattern. The advantage of this technique is that it can be used with an arbitrary set of array elements. Different elements in the array can have different element patterns, and the array can have arbitrary nonuniform spacing between elements. The synthesis technique is based on adaptive array theory. The given array elements are assumed to be used as the elements of an adaptive array. The main beam is pointed in the proper direction by choosing the steering vector for that direction, and the sidelobes are controlled by introducing a large number of interfering signals at many angles throughout the sidelobe region. The algorithm iterates on the interference powers until a suitable pattern is obtained     

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。