MIMO雷达导引头正交波形设计与应用技术

针对多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)雷达导引头发射波形设计问题,分析了正交频分复用线性调频信号的自相关和互相关特性,设计了正交频分复用线性调频波形并给出了基于直接数字频率合成芯片的波形产生方法。针对正交波形匹配接收工程实现运算量太大的问题,给出了基于现场可编程门阵列的并行正交信号匹配接收过程,对时、频域正交信号匹配接收的算法结构和运算量进行了优化和对比,为MIMO雷达导引头的工程实现提供了参考。     

机载MIMO雷达发射波形和接收滤波器组联合稳健设计方法

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达在杂波环境下波形设计时目标先验信息未知的问题,提出了发射波形和接收滤波器组联合稳健性设计方法。该方法在设计阶段以最大化最差情况下的信干噪比(SINR)为准则,对波形同时施加了能量约束、相似性约束和峰均比约束,并针对这一复杂非凸联合优化问题,提出了循环迭代算法,在每次迭代过程中通过凸近似处理将非凸优化问题转化为可解的凸优化问题,再通过可行点追踪连续凸近似算法(FPP-SCA)直接求出波形的解。仿真结果表明,在目标先验信息未知时该方法具有稳健性并能显著提升SINR,另外与现有算法对比具有更低的运算复杂度。     

多约束条件下战时装备维修任务分配方法

针对现有战时装备维修任务分配中考虑约束条件不足、脱离实际的问题,以指派问题为基础,建立装备维修任务分配模型。该模型是在时间限制和维修能力限制的约束条件下,综合考虑装备修理时间、机动时间和维修能力的变化等因素,以修竣装备的重要度之和最大为目标,进行维修任务分配的最优决策。同时设计一种两阶段启发式算法,运用遗传算法和邻域搜索方法进行模型求解。通过算例和对比分析,验证了该方法的合理性和有效性。     

多径效应下MIMO雷达的DOA估计算法

为了应付当前雷达面对的严峻挑战,多输入多输出（MIMO）雷达应运而生。随着MIMO雷达技术的发展,改善MIMO雷达的DOA估计性能显得越来越重要。鉴于此,利用ESPRIT算法,在收发共置的均匀线阵MIMO雷达模型基础上,考虑信号多径传播环境,针对单信源情况对算法进行了推导。仿真实验表明,所介绍的算法可以有效估计多径传播情况下单信源的方位信息,使MIMO雷达的DOA估计性能得到改善。     

多约束条件下导弹制导控制一体化设计

为增大导弹战斗部毁伤效能,同时保证结构安全和飞行稳定性,基于固定时间稳定性理论和反演滑模控制,提出了一种考虑攻击角度约束、状态约束和控制受限的多约束制导控制一体化设计方法。在纵向平面内构建了带攻击角度约束的制导控制一体化设计模型,将目标机动、系统扰动、建模误差等看作未知有界干扰,采用固定时间收敛的滑模干扰观测器估计和补偿干扰。构建了严格固定时间收敛的非奇异终端滑模面,解决攻击角度约束问题。利用二阶指令滤波器约束系统状态和控制指令,构建一种辅助系统补偿滤波器跟踪误差。利用李雅普诺夫稳定性理论,严格证明了闭环系统的固定时间收敛特性。最后,通过对比仿真验证了所提制导控制一体化算法的有效性和优越性。     

多约束条件下反演滑模制导律设计

为了实现最佳毁伤效应,导弹一般同时要求具有较高的制导精度和与战斗部相匹配的落角.基于导弹末端视线角速度和落角多约束条件,文中结合滑模变结构控制和反演法设计了一种反演滑模制导律.建立了导弹与目标相对运动方程和末端视线角速度及落角多约束下的线性化模型,采用反演滑模设计方法设计了制导律,最后进行了六自由度数字仿真,结果表明该制导律能有效实现期望落角和中靶精度,满足设计要求.     

基于波形参数设计的认知雷达跟踪方法

针对传统雷达对机动目标进行跟踪时,跟踪误差大、不能充分利用环境信息等问题,提出了基于波形参数设计的认知雷达跟踪方法。该方法首先将目标的运动状态和发射波形参数相联合来构建目标的量测和状态方程,然后引入粒子群优化粒子滤波方法对目标状态进行实时估计,在此基础上推导了系统跟踪精度的后验克拉美罗界(PCRB),并以后验克拉美罗准则来认知设计雷达发射波形参数。仿真结果表明,与传统方法相比,所提方法能够更好地完成对运动目标的跟踪。     

共享频谱雷达恒模发射波形设计方法

针对射频频谱环境日益拥挤、频谱利用率不高的问题,提出了利用凸优化结合迭代算法设计共享频谱雷达恒模发射波形的方法。该方法首先对雷达发射波形施加约束来控制波形特性,在恒模约束、相似性约束及频谱兼容性约束下,将非凸问题模型松弛为凸问题求解,然后提出利用高斯随机化方法寻找优化信号,并将此时求得的信号进一步添加相似性约束,再利用迭代算法寻找效果更好的波形序列。仿真结果表明,该方法得到的优化信号在指定频段频谱能量下降明显,效果理想,能够很好地实现雷达与通信共享频谱。     

基于多输入多输出雷达发射方向图综合的波形设计

针对多输入多输出（MIMO）雷达发射方向图匹配时阵元功率不均匀和发射波形存在较高峰均比等缺点,提出了一种新的MIMO雷达发射方向图综合方法。构造一组基矩阵,将协方差矩阵的求解等效为基矩阵系数的寻优问题,在简化寻优模型的基础上进一步将其转化为一个凸优化问题,以便采用原对偶内点算法进行有效求解;在基矩阵中引入单位矩阵,以保证发射阵元满足等功率辐射要求,同时将尺度因子作为变量进行联合寻优,克服优化方向图对期望波束模值的依赖,解决二者增益不匹配引起优化误差变大的问题;在得到发射波形的协方差矩阵后,利用矩阵分解和交替迭代法设计发射波形,每次迭代过程中利用凸优化理论对发射波形的模值上界进行严格约束,有效减小发射波形的峰均比。仿真实验表明,合成的发射方向图在有效地逼近期望波束的同时大大降低了发射波形的峰均比。     

一种新的临近空间MIMO雷达的空时自适应处理方法

针对多输入多输出（MIMO）雷达动目标显示（MTI）中均匀密布阵列性能较差、稀疏阵列会导致栅瓣,进而出现盲速和一定尺寸平台上天线长度受限的问题,提出了以降低最小可检测速度(MDV)为准则的MIMO雷达天线阵列优化设计方法。结合具有良好自相关和互相关性能的二相编码正交信号,改善了尺寸受限平台上MIMO雷达的STAP性能;仿真比较分析了不同天线阵列结构时的空时自适应处理（STAP）性能,验证了该方法的有效性。     

MIMO雷达的相位编码信号设计

多输入多输出(MIMO)雷达可以发射多个彼此相关或不相关的的探测信号。该文针对MIMO雷达相关信号设计问题,提出一种相位编码信号设计方法。该方法通过采用遗传算法优化设计一组相关的相位编码信号序列,使其满足期望的自相关和互相关特性来实现期望空间方向图的逼近。仿真结果证明了该方法用于相关相位编码信号序列设计的可行性和有效性。     

多约束条件下飞行器航路规划

飞行器航路规划是一个大范围多目标多约束的三维规划问题。遗传算法是一种求解复杂问题的通用方法。该文在遗传算法中加入了航路规划的相关知识来求解问题,给出一种解决多约束规划问题的方法。首先。提出了一种航迹极坐标编码方式,将航路规划中的部分约束融人到算法模型中并加以解决;第二,采用目标函数的方式解决航路规划中的部分约束。     

双基地多载频MIMO雷达的直达波时间同步方法研究

建立了双基地多载频MIMO雷达的直达波信号模型并分析其特点,参考AM电路解调中常用的峰值包络检波电路,提出了一种新的二值包络检波法,该方法根据适当的门限和充放电时间将信号包络归一化为0,1两个值,以此来检测脉冲信号的上升沿和包络;对滑窗积累法进行循环扩展使其适用于脉宽较宽的准FMCW情况;针对信噪比很低的情况,提出了采...     

基于互质多载频MIMO雷达的DOA估计

为在多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达接收通道数量受限的情况下获得较好的角度分辨力,利用互质多载频在互质空间构建等效阵列,提升MIMO雷达的等效孔径及阵列自由度。基于多载频MIMO雷达阵列接收信号的互质空间信号模型,提出了一种联合求根的互质空间单快拍波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法,以充分利用多载频互质空间等效阵列的孔径和自由度。仿真结果证明了所提算法的有效性。     

高斯色噪声背景下双基地MIMO雷达的多目标定位

针对雷达实际环境中的高斯色噪声背景,提出了基于ESPRIT-like的双基地MIMO雷达多目标定位方法。首先利用接收信号构造四阶累积量,然后根据新的联合导向矢量的特殊结构,对四阶累计量数据实施行抽取运算,提取出发射和接收"扩展"旋转不变因子,并基于ESPRIT-like方法估计出目标的发射角和接收角,最后利用复矩阵法实现了目标收发角度的配对。理论和仿真实验表明:该方法不受接收阵元数目的限制,不需要解相位模糊问题,在低信噪比时,角度估计性能优于已有的相关算法,在高信噪比时,角度估计性能接近于根克拉美罗界。     

综合优先级规划下的相控阵雷达自适应调度方法

对时间资源的合理分配是相控阵雷达发挥自身优势的关键,提出一种考虑目标威胁度的相控阵雷达调度算法。根据目标信息构建非线性目标威胁度量化模型,并通过设计二维优先级表,将目标威胁度与雷达任务的截止期相结合,共同进行综合优先级规划;在性能评估环节,提出执行威胁率的概念,以反映调度算法对重要任务的执行情况。仿真结果表明,当跟踪目标数量饱和时,相比于原有的高工作方式优先级优先算法,改进后的算法有效减少了任务的截止期错失率,提升了时间利用率和执行威胁率。     

多约束条件下UUV空间航迹规划

针对多约束条件下无人水下航行器（UUV）空间航迹规划问题,提出了结合安全曲面和威胁地图的规划方法,建立了水下安全航行曲面,将3D空间规划降为2D航向平面规划,以解决3D规划空间过大的问题。并对敌对威胁和地形威胁统一化处理,构建威胁地图,引入威胁代价和威胁程度启发因子,最后运用A＊算法进行航迹搜索,以获得最优航迹。仿真结果显示,所提出的航迹规划算法简便、快速,生成的航迹能满足地形跟随、地形回避和威胁回避的需要。     

多约束条件下导弹协同作战制导律

为了提高多枚导弹在多约束情况下的协同作战能力,在纯比例导引律的基础上,添加了与攻击角度、攻击时间约束相关的偏置量,形成了同时具有攻击角度和攻击时间约束的四维制导律.综合考虑导弹系统的动态特性、导弹自身的过载约束以及弹道的收敛性约束,采用自动控制原理和变系数比例导引律理论,对制导律的参数进行了设计,给出了取值方法.仿真结果表明:所设计的制导律能够使多枚导弹在满足过载约束的前提下,弹道前段弯曲末段收敛;实际攻击角与理想攻击角之差小于2°,实际攻击时间与理想攻击时间之差小于1s,可有效实现对目标的协同攻击.     

多约束条件下的精确制导技术分析

介绍了一种适用于精确制导武器的新型制导律理念——多约束条件下的精确制导技术,讨论了该精确制导技术的特点,分析了其研究价值和基本需求,最后对多约束条件下精确制导需要着重解决的问题进行了研究。     

一种用于MIMO雷达系统的自适应g-h-k滤波跟踪瞄准器

因传统滤波跟踪方法在精度和速度上难以兼得而不能满足MIMO系统直接用于自动瞄准射击系统应对高速多目标捕获跟踪的需求.为此,文中提出一种适用于MIMO雷达系统的自适应g-h-k滤波跟踪瞄准器.其主要原理是针对多目标变加速运动,在构建由位置增益、速度增益和加速度增益组成的变加速运动状态模型的基础上,提出并解算加加速度滤波方程,然后通过动态调节角度变量参数,实现跟踪误差最小化.实践表明,针对高机动运动目标,能很好解决MIMO雷达系统精度和收敛速度的矛盾问题.