互补码设计稀疏频率雷达波形

在频谱拥挤环境下,同频窄带干扰对雷达系统目标探测性能有较大的影响。针对此问题,稀疏频率波形是一个好的解决方案。波形在频谱上稀疏分布的特性可以有效地抑制同频干扰,自相关函数的低旁瓣特性保证了雷达的探测性能。本文提出了一种应用互补码设计稀疏频率波形的方法。首先,考虑两个序列的自相关函数,利用互补码良好的自相关特性,建立目标函数;其次,采用功率与旁瓣两种约束分别设计稀疏频率波形,适应不同的场景需求;最后,通过数值仿真比较,分析旁瓣抑制性能,验证优化设计方法的有效性。      

低距离旁瓣稀疏频谱波形相位编码设计

雷达系统可通过发射稀疏频谱波形(Sparse Frequency Waveform, SFW)克服同频窄带干扰问题,然而SFW通常具有较高的距离旁瓣,降低了弱小目标的检测性能。针对该问题,该文提出一种设计低距离旁瓣SFW的相位编码方法。该方法以联合最小化波形功率谱密度均方差和距离旁瓣为准则建立目标函数,并提出一种基于快速傅里叶变换的循环迭代算法(Cycle Iterative Algorithm, CIA)求解目标函数获得最优相位编码波形。随后将该方法扩展至多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)雷达,设计一组具有良好自/互相关特性SFW的相位编码。该方法沿着使目标函数非递增的方向搜索,且无需求解共轭梯度,计算复杂度低,可快速设计并更新发射波形。仿真结果验证了该方法的有效性与灵活性。     

基于主优化算法的雷达波形设计

为满足雷达复杂工作场景任务需求,提出一种基于主优化(MM)算法的低相关旁瓣、稀疏频谱波形设计方法;该方法首先建立最小化积分旁瓣电平准则下的恒模发射信号模型,并考虑工作频段拥塞情况下波形稀疏频谱特性,进而建立低相关旁瓣和稀疏频谱任务需求下的主优化(MM)目标函数表达式,最后利用主优化(MM)思想构造最小化积分旁瓣电平或稀疏频谱的算法框架。仿真结果表明,该算法能够有效降低积分旁瓣电平,并能够在干扰频段形成频带陷波,且在码长较长时仍具有较佳效果。     

基于联合优化松弛交替投影的组网雷达恒模波形设计

针对组网雷达工作频段拥塞、高自相关距离旁瓣及节点雷达间波形互干扰等问题,该文在恒模约束下引入联合优化松弛交替投影算法来设计稀疏频谱波形,使其同时具有低自相关旁瓣或低节点雷达间波形互扰特性。该算法利用功率谱与非周期相关函数的傅里叶变换关系将原优化问题转化为谱逼近问题,并通过多目标联合优化机制综合考虑各设计要求,引入松弛因子和加速因子扩展交替投影框架来优化收敛投影区,最终凭借快速傅里叶变换及加速交替投影机制实现迭代优化。仿真结果表明,该算法无需求解梯度,运算效率高且能够有效避免局部优化停滞,与当前流行投影算法及循环算法相比更适合工程实现。     

基于RobustICA的盲分离干扰抑制算法

针对快速定点(FastICA)盲分离窄带干扰抑制算法对野点敏感和容易陷入鞍点或局部极值点的问题,提出了一种基于独立成分分析(RobustICA)的盲分离窄带干扰抑制算法。该算法采用精确线性搜索与代价函数峭度相结合,对峭度进行全局最优搜索,增强了对野点和局部点的鲁棒性。仿真结果表明,该算法抗强音频窄带干扰性能更优,在信噪比为-14 dB~-11 dB时将分离矩阵成功收敛的概率提高了1个数量级,增强了盲分离窄带干扰抑制算法的可用度。     

一种稀疏重建的天波雷达射频干扰抑制算法

天波雷达工作频段通常有大量的射频干扰,严重影响了雷达探测。目前最有效的射频干扰抑制方法主要是基于相似约束的方法,其本质是在匹配滤波器上叠加一个抑制射频干扰的窄带滤波器。基于窄带滤波器稀疏特性,提出了一种稀疏约束的射频干扰抑制方法,对窄带滤波器施加稀疏性约束并加大对稀疏项的惩罚,在保证匹配滤波器效果的同时更加有效抑制干扰。该方法首先将滤波器分解为匹配滤波滤波器和窄带滤波器,然后对窄带滤波器施加稀疏约束,基于此构建一个稀疏约束的非凸优化问题。最后,提出一种低计算复杂度的交替性自适应迭代算法求解该非凸优化问题。仿真和实测数据处理结果表明,所提方法的输出信干噪比较相似约束算法提高了1 dB以上,有效地提高了射频干扰抑制性能。     

短基线收发分置频域协同波形设计方法

多节点收发分置系统通过波形在空时频能等多域进行协同工作,能够提供相比单雷达更多的抗干扰自由度.该文针对抗多主瓣干扰问题,提出一种基于两部短基线收发分置系统的频域协同波形设计方法.首先,利用基于MM原理的近端乘子法(MM-PMM)算法,优化设计具有局部良好自相关电平的窄带探测信号;接着,依据窄带探测信号脉间频率跳变特点,...     

基于稀疏约束和SRV约束的宽带自适应波束形成

针对传统的宽带MVDR自适应波束形成中,抑制干扰的同时会抬高旁瓣电平,且过多的线性约束会导致波束输出的SINR性能下降的问题,提出了一种基于SRV约束和稀疏约束的低旁瓣、高增益宽带自适应波束形成方法.该方法在窄带MVDR自适应波束形成基础上,通过增加波束图稀疏约束来降低波束的旁瓣电平,同时利用空间响应偏差(SRV)约束将窄带算法推广到宽带MVDR 自适应波束形成中,极大地降低了算法的复杂度,改善了波束输出的SINR 性能.与传统方法相比,该方法在降低宽带波束的旁瓣电平的同时,还具有良好的干扰抑制效果.数值仿真实验验证了该方法的有效性.     

基于鸡群优化算法的旁瓣抑制滤波器设计

文章针对相位编码雷达的距离旁瓣抑制问题,提出了基于鸡群优化算法的旁瓣抑制滤波器的设计方法。鸡群优化算法是一种全新的群智能优化算法,能够求解各类复杂的优化问题,具有良好的收敛性能,更容易找到全局最优值。最小峰值旁瓣(PSL)滤波器和最小积分旁瓣(ISL)滤波器的设计即为较复杂的优化问题,本文利用鸡群优化算法对这两种滤波器进行求解。实验仿真分析表明,通过鸡群优化算法设计的旁瓣抑制滤波器能有效地抑制距离旁瓣,并适用于各类编码信号。     

利用双载频方向图相乘的稀疏均匀阵栅瓣抑制方法

针对稀疏阵列天线间距远大于信号波长导致阵列方向图出现大量栅瓣的问题,该文基于不同载频阵列方向图主瓣与栅瓣相对位置关系存在差异的特性提出一种新型的栅瓣抑制算法。该算法充分利用不同载频回波信息,避免了大规模搜索,有效降低了计算量。首先根据算法原理确定了影响该栅瓣抑制算法性能的因素,然后进一步对影响栅瓣抑制性能的关键参数进行了定量分析,推导得出了栅瓣抑制后峰值旁瓣比(PSLR)与频率差的关系表达式。该表达式为栅瓣抑制快速选择最优频率差提供了理论依据。最后,通过计算机仿真验证了该算法对栅瓣抑制的有效性以及该文所推导的峰值旁瓣比与频率差关系表达式的正确性。     

组网雷达低自相关旁瓣和互相关干扰的稀疏频谱波形设计方法

组网雷达在提高目标检测、跟踪和抗干扰性能方面表现出巨大潜力,但也存在高自相关距离旁瓣和各节点雷达间波形的互相关干扰问题,同时还面临工作频段拥塞问题,尤其是工作在高频(HF)至超高频(UHF)的宽带组网雷达。针对上述问题,该文在信号恒模约束下,建立联合优化功率谱密度(Power Spectrum Density, PSD),以及自相关和互相关函数积分旁瓣电平(Integrated Sidelobe Level, ISL)的波形设计目标函数。利用离散傅里叶变换性质和特征子空间分解,提出一种低运算复杂度的循环迭代算法求解该目标函数。仿真结果表明,优化后各节点雷达发射波形具有稀疏频谱特性,同时还具有低自相关和互相关干扰旁瓣,所提算法具有较高的运算效率。     

DS‐PAM UWB System Using Non‐linear Chirp Waveform

We propose a direct‐sequence pulse‐amplitude modulation (DS‐PAM) ultra‐wideband (UWB) system which employs a non‐linear chirp waveform instead of the conventional Gaussian monocycle in this paper. In the approved frequency for UWB, there exist myriad narrowband interferers. Specifically, we focus on the mutual interference between UWB systems and 802.11a WLAN. This paper offers a method to suppress this inband narrowband interference by introducing a kind of non‐linear chirp waveform. Using the proposed non‐linear chirp waveform, the effects of one or more narrowband interference sources with different frequencies can be suppressed. System performance of UWB systems in the narrowband interference environment can be improved. Computer simulations with additive white Gaussian noise successfully demonstrate an increase in performance with the proposed system as compared to traditional linear chirp systems.     

归一化子带自适应滤波器步长控制

定步长子带自适应滤波器必须在快的收敛速度和低的稳态失调之间进行折中。根据自适应滤波器系数向量均方偏差与步长之间的函数关系,该文采用使自适应滤波器系数向量均方偏差在每次迭代更新时最速下降的方法,提出一种步长控制算法来解决上述问题。该算法可以兼得快的收敛速度和低的稳态失调。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于期望方向图匹配的MIMO雷达恒模发射波形设计算法研究

为提升MIMO雷达发射功率利用率,改善对目标的探测性能,研究了期望方向图匹配下的发射波形设计方法。建立了发射波形恒模约束下的方向图匹配加权优化模型;基于循环优化和majorization-minimization(MM)算法对原始非凸优化问题进行求解,通过构造合适的上界函数,可将原始问题松弛为等式约束下的序列线性规划问题,并能保证算法的收敛性;由于每一次迭代都能给出子问题的闭式解,因而所提方法的计算复杂度较低;仿真实验表明了所提方法的有效性。     

Frequency shift keyed narrowband interference rejection: optimal exponential weighting factor for the RLS algorithm

Cochannel narrowband interference can limit the performance of direct sequence spread spectrum (DSSS) and high frequency (HF) systems. Narrowband interference (NBI) can be single tone, chirped or frequency shift keyed (FSK) in nature and numerous techniques for its removal have been proposed. Linear adaptive prediction filters based on autoregressive modelling have been suggested owing to their ability to perform in a non-stationary environment. In the FSK narrowband interference case, adaptive filters are susceptible to excess residual errors owing to instantaneous frequency step changes and the finite convergence time required for the filter to adapt to a new interference frequency. The signal degradation owing to this type of interference becomes greater in high SNR regimes and has been found to be a function of the frequency parameters of the FSK interference signal. The paper discusses the convergence and frequency tracking properties of the recursive least squares (RLS) adaptive lattice filter using a posteriori estimation errors in the presence of FSK narrowband interference. An optimal exponential weighting factor that balances convergence time and steady state error is derived for this case of NBI. Results are compared to those of a previously proposed fast converging minimum frequency error (FCMFE) RLS lattice filter.     

三维分布UWB设备对窄带无线系统干扰分析

针对超宽带(UWB)设备对其他相对窄带无线设备终端存在干扰的可能问题,通过建立的三维积分模型对无线系统终端受室内三维空间分布的多UWB设备合成干扰效果进行了分析。所提出的UWB干扰模型可以有效分析三维分布的多UWB设备对其他相对窄带无线系统的干扰,给出受干扰设备抗UWB干扰能力及UWB发射功率控制模板干扰保护强度等方面的数值评估,可作为现代化办公楼UWB设备布置及UWB功率控制研究方面的参考。     

基于递归最小二乘的DS-SS系统抗窄带干扰技术

该文针对DS-SS系统的未知窄带干扰,通过分析接收信号统计特性,提出递归最小二乘(RLS)滤波的干扰抑制算法。与盲递推最小二乘算法相比,减少了约束条件,降低了复杂度,而且克服了LS滤波算法不能实时处理的弱点,可以实现快速算法。仿真结果表明,该算法抑制干扰对DS-SS系统性能改善优于自适应线性滤波算法,而且不用考虑算法的收敛性,更利于工程应用。     

干扰环境下MIMO雷达波形与接收滤波联合优化算法

传统雷达一般采用固定的发射波形,在干扰环境下很难获得最优的目标检测性能。针对这一问题,利用集中式多输入多输出(MIMO)雷达波形分集的优势,提出了一种干扰环境下的MIMO雷达波形与接收滤波联合优化算法。以最大化输出信干噪比为准则,使发射波形满足恒模条件,同时施加波形与具备较好脉压特性雷达波形之间的相似性约束,建立了有限相位发射波形与接收滤波权值的优化模型。然后,在循环迭代的算法框架下,将优化问题分解为2个子优化问题,并分别采用拉格朗日乘子法、半正定松弛技术对子优化问题求解,得到发射波形与接收滤波权值的联合优化结果。仿真结果表明,所提算法较现有方法相比有更高的输出信干噪比,使干扰信号的抑制性能得到改善,同时可兼顾发射波形的脉冲压缩特性。