MIMO雷达正交离散频率编码波形设计

MIMO雷达通过发射相互正交的信号能有效提高雷达的性能。设计具有低自相关旁瓣和低互相关的正交信号是MIMO雷达实现的关键。本文以自相关、互相关峰和能量为代价函数,基于改进的遗传算法,采用非全码来优化设计离散频率编码,进行了仿真优化设计。结果表明该算法是有效的。     

基于稀疏矩阵和相关函数联合优化的MIMO-OFDM线性调频波形复用设计与实现方法

多输入多输出合成孔径雷达(Multiple-Input Multiple-Output Synthetic Aperture Radar, MIMO SAR)发射信号应该具有大时间带宽积和良好的模糊函数特性。该文联合优化稀疏矩阵和相关函数来设计多路正交的MIMO SAR 正交频分复用线性调频(OFDM chirp)信号,首先将MIMO SAR波形设计转化为跳频频率与跳频幅度的联合设计,并提出以最小化稀疏矩阵块相关系数及信号互相关峰值和为约束条件,采用迭代搜索法求解最佳编码矩阵;并以最小化信号自相关旁瓣峰值与互相关峰值之和为约束条件,采用遗传算法确定最佳幅度矩阵;最后采用组合优化搜索法设计出最佳信号。文中还分析了发射阵元数目、跳频总间隔数及总频率选择数与信号性能之间的关系。仿真结果表明此方法可以设计多路正交大时间带宽积OFDM chirp信号,同时降低信号的互相关峰值与自相关旁瓣峰值、提高互模糊性能。      

基于Grefenstette编码下MicPSO的离散频率编码波形设计

该文在分析离散频率编码波形信号(DFCW)的模糊函数基础上,建立了离散频率编码信号设计的优化模型,将微群粒子群优化算法(MicPSO)应用于DFCW设计。针对DFCW设计为排列优化问题,引入了Grefenstette编码作为MicPSO的粒子编码进行优化设计。仿真结果表明,DFCW的自相关峰值旁瓣、多普勒容限主要与信号码长有关,而通过该优化设计,信号的互相关性能得到极大改善,与已有方法相比,该方法时间开销小,优化结果更理想。     

MIMO雷达正交相位编码信号设计及分析

针对MIMO雷达发射正交波形的要求,提出一种采用相位编码设计MIMO雷达信号的方法。该方法采用遗传优化算法,设计产生一组正交相位编码信号,并分析该组信号的自相关和互相关特性。文章最后分析了采用正交相位编码信号设计MIMO雷达信号存在的一些问题。     

基于量子遗传算法的MIMO雷达正交信号波形设计

正交信号波形设计是MIMO雷达领域的研究热点,随着技术的发展,MIMO雷达对正交信号波形的性能要求越来越高。针对现有MIMO雷达正交信号波形互相关峰值较高且算法收敛速度慢的问题,为了提高码长较长的正交信号波形的性能,本文使用量子遗传算法,将量子计算与遗传算法相结合,进一步降低了波形的互相关峰值,一方面降低了不同目标回波之间的相互干扰,提高了雷达系统的检测性能,另一方面使雷达系统更难被敌方定位,提高了雷达的战场生存能力。仿真试验的结果表明,该方法能有效提高波形的正交性能,并加快了优化的速度。      

MIMO雷达正交频分相位编码波形优化

正交频分相位编码(Orthogonal Frequency Division-Phase Coded,OFD-PC)信号是多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达中的一种重要波形。为进一步提高该波形对目标的探测能力,在分析OFD-PC空域合成信号脉压特性的基础上,提出了一种降低其距离旁瓣的波形优化方法。一方面,通过优化选取自相关性能优良的相位编码序列来直接降低空域合成信号的距离旁瓣;另一方面,通过随机离散化OFD-PC信号中的载频间隔,构建一种非均匀间隔的OFD-PC信号形式,进一步改善其距离旁瓣特性。为合理平衡波形的正交性能和自相关性能,建立空时联合优化模型,并采用序列二次规划法求解。仿真结果表明,该方法能在获取近似全向发射功率方向图的同时,降低信号自相关距离旁瓣;所优化设计的波形比传统OFD-PC波形具备更优的脉冲压缩性能。     

多无人水下航行器协同探测声呐宽带波形设计与性能分析

相比于空中的电磁波信号,水下的声波信号传播速度小、频率低,多普勒效应和窄带信号处理方法严重影响多无人水下航行器(multi-UUV)协同探测声呐对运动目标的探测性能。该文基于Costas序列和正交频分线性调频(OFD-LFM)波形,设计了离散频率编码非正交线性调频波形(DFCW-NOFD-LFM),并将该波形与二进制相移键控(BPSK)、离散频率编码波形(DFCW)等传统码分多址(CDMA)波形进行了性能比较。结果表明,所设计波形具有大多普勒容限、良好的自相关与互相关性能和优秀的抗混响能力,有望应用于多UUV协同探测声呐,以提高其运动目标探测性能。     

基于DSP离散频率编码雷达信号的实现

离散频率编码序列集合是一种具有良好自相关和互相关性的正交编码波形序列集合,其信号可以提升网状多雷达系统的目标搜索能力、追踪与识别能力。为了设计这种信号,需要求解NP-难的组合优化问题,且考虑到DSP的速度限制和信号产生的实时性要求,采取简单有效的局部搜索算法,并利用TI公司的TMS320F28335和BB公司的DAC7724完成目标算法和波形输出,得到了符合要求的波形。     

一种基于混沌序列的随机离散频率编码信号

针对正交编码信号已有设计方法计算复杂、编码长度和数量受限等问题,该文利用混沌序列类随机、初值敏感,易产生和易使用的特点,提出应用混沌序列设计随机离散频率编码信号。在给出编码信号设计方案的基础上,详细推导此类信号的模糊函数,分析了其距离、多普勒分辨能力,讨论了信号的准正交特性,并比较了不同混沌序列对信号性能的影响。理论分析和仿真实验表明,结合混沌序列的频率编码信号具有优良的模糊函数、准正交性能,且信号产生容易,编码长度和数量可以任意设置,可以作为一类有潜力的雷达信号使用。     

MIMO雷达正交连续相位编码波形研究

正交波形设计是实现MIMO体制雷达波形分集能力的前提,其自相关函数旁瓣电平和互相关函数电平大小直接影响MIMO雷达波形分集的性能。对MIMO雷达波形的形式、优化算法的选择、波形设计的结果进行了研究,并和传统的多相码、遗传算法等进行了仿真比较。     

MIMO雷达混沌相位编码信号设计与分析

传统的优化算法需要进行组合优化过程,存在算法复杂、耗时的问题,为此,设计了能够快速获得MIMO(Multiple Input and Multiple Output)雷达正交相位编码信号的方法.基于混沌映射信号良好的相关特性和类随机特性,对Henon和Logistic混沌映射序列进行采样截取和二值量化得到二相码元,最后调制得到正交相位编码信号.仿真结果表明,利用这两种混沌映射序列可以快速获得符合条件的正交相位编码信号.     

GS算法在多输入多输出雷达信号集设计中的应用

为了高效地设计出性能良好的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达正交相位编码信号集,提出一种改进的Gerchberg-Saxton(GS)算法,将最小化信号集旁瓣能量的代价函数转化为适合求解的极小化问题;将原始GS算法扩展至多维,并改进其物面和频谱面的约束条件,以适应文中优化问题的求解;利用改进的GS算法迭代优化设计出信号集.仿真实验表明:该算法可以有效改善所得信号集的积分旁瓣和相关性能.     

频率相位联合编码的低截获雷达波形优化设计方法

针对线性调频、相位编码等常规雷达信号易于被截获、分选、识别以及复制的突出问题,提出一种基于频率相位联合编码的雷达波形。首先,构建频率相位编码波形模型,分析模型的模糊函数;其次,针对连续相位编码序列,提出自相关峰值旁瓣和互相关积分旁瓣均衡的连续相位编码序列优化方法;最后,通过数值仿真定量分析了频率相位联合编码信号的自相关性、互相关性,验证了其标探测性能和信号低截获性能。     

MIMO雷达相位编码波形集相关函数下界综述

MIMO雷达波形集的互相关函数峰值越低，则正交性越好，波形分集增益越高。非循环互相关函数下界的研究有助于确定波形分集增益的极限值，对MIMO雷达波形设计与应用有重要意义。相位编码波形集是目前被研究最多的MIMO雷达波形集，对其相关函数下界的研究较为深入。本文对目前相位编码波形集相关函数各类下界的研究进行归纳总结，包括相关函数峰值旁瓣下界、相关函数积分旁瓣下界、互相关内积下界、互补序列相关函数下界四大类。相关函数峰值旁瓣下界是影响MIMO雷达波形分集增益的关键指标，其他类型的下界与相关函数峰值旁瓣下界之间存在潜在联系，这可能有助于相关函数峰值旁瓣下界的确定。不同波形数，不同码长的典型相位编码波形相关函数指标与下界的对比结果表明，目前已有下界都不够紧，尤其在波形数较多时。因此，MIMO雷达相位编码波形集相关函数下界仍是一个值得研究的开放问题。      

基于随机步进频信号的MIMO波形设计和成像方法

基于MIMO雷达系统的宽带雷达成像是空间感知领域一个很有前景的研究方向.波形设计是宽带MIMO雷达系统需要解决的首要问题.对于MIMO宽带信号一般要求各雷达发射信号相互正交且自相关函数具有窄的主瓣和低旁瓣特性.文中详细分析了随机步进频信号自相关函数的统计特性,证明大的步进频数利于MIMO雷达成像,进而提出了一种基于遗传算法的MIMO波形设计方法,该算法中利用随机频率编码矩阵生成遗传算法的初始种群.最后将所设计的波形用于MIMO雷达成像的仿真实验,其结果证明了文中的波形设计方法可以有效降低MIMO雷达系统中不同通道之间的相互干扰,利于雷达成像.     

基于SQP 算法的MIMO 雷达波形设计与工程实现

为了有效利用MIMO 体制雷达的波形分集能力,需要对雷达发射波形进行正交性设计,从工程实现 的角度出发,针对MIMO 雷达发射信号的正交性要求,利用序列二次规划方法设计正交相位编码信号波形。通过仿 真分析,重点研究了信号数量、码长对波形正交性能的影响以及波形与雷达发射方向图之间的关系,验证了该方法 的有效性和优异性,并与经典的遗传算法进行了仿真比较,最后依托波形产生系统完成了波形的工程实现,并且成 功应用到了雷达系统中。结果表明,采用该方法能够获得较低的自相关旁瓣峰值和互相关峰值,设计出符合雷达系 统要求的正交波形。     

正交混沌二相编码OFDM雷达信号

针对距离欺骗干扰对雷达探测性能的影响,在波形设计中应尽量满足雷达发射信号的正交特性,即雷达发射波形具有更低的互相关和自相关旁瓣。采用具有良好自相关特性的混沌二相编码正交频分复用(OFDM)雷达信号,提出一种基于混沌粒子群算法的正交混沌二相编码OFDM雷达信号。以自相关和互相关联合最优作为适应值函数,利用混沌粒子群算法优化设计正交编码脉冲串信号。仿真实验结果证明,基于混沌粒子群优化的正交混沌二相编码OFDM雷达信号自相关旁瓣和互相关的最大值为–22.33 dB,具有良好的相关特性,对抗距离欺骗干扰有一定效果。     

MIMO天波超视距雷达正交信号设计研究

多输入多输出雷达(MIMO Radar)体制综合采用多通道、等效发射波束形成技术,为天波超视距雷达(OTHR)面临的杂波多普勒扩展提供了一条有效的解决途径。具有良好的自相关性能和低互相关电平的正交波形集是MIMO雷达体制应用的关键。从信号处理的角度出发,利用互模糊函数对正交频分线性调频信号(OFD-LFM)的互相关峰值幅度及位置进行了分析,给出了正交信号的设计规律,仿真实验验证了分析的正确性。     

MIMO雷达分组正交波形集优化设计方法

在现代电子对抗中,数字射频存储(DRFM)设备能够快速截获机载脉冲多普勒雷达信号,能够实现对多输入多输出(MIMO)雷达的干扰。MIMO雷达可基于多组相互正交的波形集来对抗DRFM干扰。同时,为最大化MIMO雷达波形分集增益,每个脉冲内发射的波形也需要正交。为了平衡组内和组间的正交性,文中建立了一种分组正交波形集优化模型,其目标函数为组内和组间相关函数性能评估指标值的加权和;为了求解该优化问题,提出了一种分组正交波形集设计方法。所提方法将原优化问题简化为p-范数优化问题,基于MM算法导出了最小化目标函数的迭代求解表达式。仿真结果表明,所提方法可通过改变权重系数来灵活平衡MIMO雷达的干扰抑制性能和距离压缩性能。     

MIMO雷达中OFD-LFM-PC波形空时优化设计

MIMO雷达中传统正交频分线性调频( OFD-LFM)波形的空域合成信号存在较高的自相关栅瓣。为了解决这一问题,本文在OFD-LFM波形上调制相位编码序列,构造新的正交频分线性调频相位编码(OFD-LFM-PC)波形以消除空域合成信号自相关栅瓣。由于相位编码的调制,使得OFD-LFM-PC波形空域合成信号的自相关栅瓣消除但整体旁瓣水平有所升高,同时,发射功率方向图非全向。为此,基于OFD-LFM-PC波形的时域特性和空域特性分析,本文建立了空时特性优化模型,对调制的相位编码矩阵和载波频率编码序列进行联合优化,并提出了一种嵌套遗传算法的粒子群算法求解该优化问题。仿真结果表明,所优化设计的OFD-LFM-PC波形能够保证发射功率方向图的全向性,并且空域合成信号具有良好的自相关性能。