机载UWB数字阵列SAR系统技术研究

合成孔径雷达作为一种无线电装备,也必然遵循从模拟到数字再到软件化的发展道路。数字阵列SAR/MTI雷达可以克服常规SAR/MTI雷达的瓶颈问题,具有许多常规SAR/MTI系统所不具备的优势。首先介绍了常规数字阵列雷达的优势;然后从工作体制的选择、系统的组成和关键技术等方面对机载UWB数字阵列的系统设计进行了详细的阐述;最后给出了飞行试验和地面试验验证的结果。     

基于多快拍图像联合的MIMO雷达三维成像方法

为了提高多输入多输出(MIMO)雷达三维成像沿运动方向的方位分辨率,该文从多快拍图像联合利用的角度入手,提出一种新的多输入多输出-逆合成孔径雷达(MIMO-ISAR)三维成像方法。其基本思路是通过对一段时间观测下二维平面阵列获取的多个单快拍三维图像进行相干处理,沿着散射点线性拟合的方向提取峰值并重构出新的三维图像。仿真实验结果表明,与单快拍三维成像方法相比,该方法可以显著提高成像结果沿运动方向的方位分辨率;与现有基于重排和插值的经典MIMO-ISAR方法相比,该方法对慢速和快速运动目标均适用,得到的成像结果聚焦良好并能够有效抑制沿运动方向的旁瓣。      

机载MIMO-SAR线性阵列天线配置研究

等效相位中心原理的应用为多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)的天线设计提供了更大的自由度。文中阐述了等效相位中心原理,分析了传统ARTINO天线配置,指出由于其发射阵元布设于机翼处而剧烈抖动造成图像模糊的问题。然后,对传统ARTINO天线结构进行了改进,并提出了发射居中紧凑和接收居中紧凑2种天线构形。最后,对4种天线构形的方向图进行了仿真。结果表明,MIMO-SAR采用等效相位中心原理进行天线结构配置,可以在保证天线方向图具有良好指向性的同时,提高天线配置的灵活性并降低成本。     

集中式MIMO雷达阵列信号处理技术研究

根据集中式多输入多输出雷达信号模型,给出了其阵列信号处理的处理流程。该文对频率编码正交信号的阵列信号处理方法进行了研究。基于该正交信号的信号模型,针对其互相关及自相关性能讨论了信号参数关系。进而研究了在处理中需关注的运动补偿、接收波束展宽、发射波束合成宽带等问题。文中分析了该正交信号阵列通道误差,给出了误差校准方法,并进行仿真验证,说明了方法的有效性。最后给出了详细的处理流程,并对主要的处理运算量进行了评估,对工程应用有指导意义。     

MIMO-SAR成像技术发展机遇与挑战

从军事应用及民用领域对合成孔径雷达(SAR)的新需求出发,分析了传统的SAR应对新需求所面临的技术困境;介绍了新体制多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)系统的技术优势和可能应用,以及在实际应用中可能面临的技术瓶颈。最后,重点介绍了同频码分MIMO-SAR技术瓶颈的主要解决方法。     

宽带DBF SAR/MTI雷达典型工作模式设计

合成孔径雷达作为一种无线电装备,也必然遵循从模拟到数字再到软件化这样的发展道路。数字阵列SAR/MTI系统采用数字化、软件化处理取代硬件实现,具有许多常规SAR/MTI系统所不具备的优势。回顾了数字波束形成技术(DBF)与合成孔径雷达(SAR)逐步结合的技术发展进程,讨论DBF在SAR系统的典型应用模式及性能与功能的提升。最后建议我国急需开展宽带DBF体制SAR/MTI系统技术研究,使DBF体制的SAR侦察监视技术从跟踪走向创新,从而为下一代战场侦察监视雷达奠定技术基础,实现情报获取效率的有力提升。     

多输入多输出雷达发射阵列误差联合校正方法

针对多输入多输出雷达发射阵列提出了一种同时校正阵元位置误差、幅相误差和阵元互耦的新方法.该方法首先通过多次旋转天线阵列进行采样,获得来自多个方位的实验数据,然后对数据的协方差矩阵进行特征分解,得到实际阵列流型的估计值并构造代价函数,最后通过迭代算法估计所有的误差参数,并对误差进行校正.计算机仿真及实际天线阵列的校正实验均验证了该方法的有效性.     

宽带DBF SAR/MTI雷达典型工作模式设计

合成孔径雷达作为一种无线电装备,也必然遵循从模拟到数字再到软件化这样的发展道路。数字阵列 SAR/MTI系统采用数字化、软件化处理取代硬件实现,具有许多常规 SAR/MTI系统所不具备的优势。回顾了数字波束形成技术（DBF）与合成孔径雷达（SAR）逐步结合的技术发展进程,讨论DBF在SAR系统的典型应用模式及性能与功能的提升。最后建议我国急需开展宽带 DBF体制 SAR/MTI系统技术研究,使DBF体制的 SAR侦察监视技术从跟踪走向创新,从而为下一代战场侦察监视雷达奠定技术基础,实现情报获取效率的有力提升。     

宽测绘带MIMO-SAR 运动目标回波特性分析

通过对多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)的虚拟空间采样进行等效观测通道重构,可实现宽测绘带内的多通道合成孔径成像与地面运动目标显示(SAR/GMTI)处理。在建立宽测绘带MIMO-SAR 运动目标观测模型的基础上,分析了该模式下MIMO-SAR 运动目标回波与传统SAR 系统运动目标回波的区别。并利用成对回波原理建立了目标回波的等效微动模型,提出了空间通道重构模式下MIMO-SAR 运动目标的等效微动效应,并讨论了运动目标回波的时频谱线数目。最后,数值仿真验证了文中结论的正确性。     

基于干涉图的星载MIMO-SAR动目标检测

受动目标径向速度影响,星载多输入多输出合成孔径雷达(MIMO SAR)等效通道回波模型中将引入周期误差信号的调制,进而导致动目标方位像存在“假峰”效应,其会增加动目标检测的虚警。基于ATI(along track interferometry)干涉图,提出一种星载MIMO SAR动目标检测方法。可在不补偿误差信号的前提下,先通过调节系统参数降低动目标“假峰”幅值,进而经干涉处理用杂波去弱化“假峰”干涉相位,最后利用ATI干涉图幅度和相位的联合处理实现动目标检测。数值试验验证了方法的有效性。      

MIMO-SAR等效相位中心误差分析与补偿

 受等效相位中心误差的影响,多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)方位成像结果存在"假峰"而导致成像质量下降.基于MIMO-SAR回波模型,本文推导了等效相位中心误差的解析表达式,并定量研究其对方位成像质量的影响.分析指出周期性的二阶相位误差是等效相位中心误差的决定因素,补偿该项误差能有效克服"假峰"的影响.理论分析和数值试验验证了本文分析和补偿方法的有效性.     

机载高分辨率大场景MIMO-SAR成像算法研究

机载MIMO-SAR在增大可照射场景范围的同时,也会带来距离空变性问题,使得现有算法在大场景模型下会出现各种误差。基于正侧视大场景模型,对上述问题进行详细的推导分析,指出成像场景测绘带宽变大而导致的失配现象是产生误差的主要因素,并提出了一种机载高分辨率大场景成像算法。理论分析和实验结果验证了该方法的有效性。     

DSP-3线性阵列模组

DSP-3线性阵列模组是一套基于DSP-3线性阵列模块的组合，DSP-3线性阵列模块是专用于线性阵列音箱的DSP数字分频，采用RS485网络远程控制的音频处理板。它选用高端24位DSP作信号处理，一路信号输入，三路分频输出，每一路分频处理都包括独立的分频斜率达24dB的分频、5段参量均衡、延时、压限。DSP-3线性阵列模块具有高可靠性，高稳定性，纯数字处理，网络远程控制的特点。以此模组为基础，开发了多套线阵音箱，均获客户的高度称赞。     

基于阵列内插的双基地互质MIMO雷达角度联合估计方法北大核心CSCD

针对互质阵列形成的差分共阵(DCA)存在空洞导致虚拟阵列不连续的问题,提出了一种基于阵列内插形成无孔互质阵的双基地多输入多输出雷达测向方法。首先,推导阵列内插的位置与形成的DCA填补空洞的位置,并推导出自由度闭合式;其次,分别在发射阵列和接收阵列将子阵列内插,形成连续的虚拟发射阵列和虚拟接收阵列;然后,利用选择矩阵使等效虚拟信号向量在虚拟发射阵列和虚拟接收阵列中平滑移动得到空间平滑矩阵;最后,利用空间平滑矩阵进行空间谱估计,并通过多重信号分类算法实现角度自动匹配。     

基于MIMO阵列的综合射频系统技术研究

综合射频系统集雷达探测、数据通信和电子干扰等多种功能为一体,显著提升武器平台在复杂战场环境下的生存能力和作战效能,是武器装备的重点发展方向。针对现有综合射频技术难以高效同时实现多功能等不足,提出构建基于多输入多输出(multi-input-multi-output, MIMO)阵列的综合射频系统。研究结果表明,通过充分利用MIMO阵列的空间自由度和波形自由度,基于MIMO阵列的综合射频系统能够同时实现多功能。将系统探测通信性能、反侦察抗干扰能力、兼容性等方面与传统综合射频技术进行对比,表明基于MIMO阵列的综合射频系统具有独特优势。对基于MIMO阵列的综合射频系统关键技术进行了梳理分析和展望。     

基于MUSIC算法的L型阵列MIMO雷达降维DOA估计

该文提出一种基于MUSIC算法的L型阵列多输入多输出雷达降维波达方向(DOA)估计算法。该算法首先针对L型阵列导向矢量的结构,构造出一个降维矩阵,将回波信号转换到低维空间。然后利用二次优化方法将2维DOA估计分解为两个1维DOA估计。最后利用MUSIC空间谱估计其中1维角度,并利用求得的角度回代谱函数,对另1维角度进行求根估计。该算法将2维空间谱搜索降为1维搜索,极大地降低了运算复杂度。理论分析和仿真结果验证了该算法的准确性和可行性。     

MIMO阵列波束形成方法研究

相控阵雷达无法分辨一个波束宽度内的2个目标,多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)雷达阵列各阵元发射正交信号,提高了阵列系统的自由度,改善了雷达阵列系统分辨性能。文中给出了MIMO阵列相关滤波器组分离目标回波信号的原理框图,并进行了MIMO阵列常规波束形成器和最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器理论分析和仿真实验。仿真结果表明,MIMO阵列比常规相控阵列具有更高的角度分辨率。     

基于协同阵的超宽带MIMO成像阵列优化设计方法

在多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）雷达成像系统中,天线阵列配置是系统设计的一个关键问题,影响到成像质量、参数估计和目标检测等。阵列的拓扑结构、阵元数量及发射信号的形式等都会影响阵列设计的结果,合理的阵列设计有利于简化系统结构并降低信号处理的复杂度。与传统窄带分析有所不同,在超宽带条件下天线阵列表现出一些新的性质,可以用于实现阵列的稀疏化。本文推导了超宽带多输入多输出阵列角分辨率和旁瓣、栅瓣水平的计算式,提出了一种针对步进频率信号体制的超宽带多输入多输出阵列优化设计方法,仿真数据处理结果验证了本文方法的有效性。      

MIMO雷达信号模型

介绍了为改善雷达性能的一种新概念雷达模型,即多输入多输出(MIMO)雷达,他利用了目标雷达截面积(RCS)在方位上的闪烁。描述了多功能数字阵列雷达如何在常规和MIMO模式下工作的情况。用数字阵列实现强聚焦发射波束(如用于跟踪)和宽的发射照射波束(如用于搜索)。最后试验验证了全景MIMO阵列的优势性能,并给出了MIMO雷达的发展前景。     

数字阵列合成孔径雷达

回顾了数字波束形成（DBF）技术与合成孔径雷达（SAR）逐步结合的技术发展进程,讨论了DBF技术在SAR系统的典型应用模式、性能改善和功能提升,分析了DBF SAR系统构成及工程实现的主要技术问题,并提出了相应的解决方案。