MIMO雷达中正交离散频率编码波形的设计北大核心CSCD

发射信号正交性能的好坏直接决定了多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output,MIMO)雷达系统的性能。正交离散频率编码波形是一种较理想的准正交波形。首先给出了正交离散频率编码波形的模糊函数,然后以互相关能量为代价函数,运用改进的离散粒子群优化算法对正交离散频率编码波形进行优化排序设计,生成可应用于宽带MIMO雷达中的具有较好模糊特性的准正交信号。仿真结果验证了新算法的有效性,且随着码长的增加和编码排序的优化新的正交离散频率编码波形的互相关性能将变得更好,其对多普勒的容忍性与码长成反比,但是由于固有的特性其自相关性能与码长几乎无关。     

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。     

低信噪比下离散频率编码波形脉冲信号联合积累检测算法

雷达电子侦察环境下,非合作目标发射的离散频率编码(DFC)波形信号具有低截获、抗干扰的特性,在低信噪比(SNR)条件下传统方法难以实现波形的稳健积累及准确的脉冲检测,容易造成数据漏检与情报缺失。针对以上问题,该文提出一种联合的积累检测算法,该算法通过相关积累和非相干积累的联合处理实现了低信噪比下稳健脉冲信号包络的获取,并利用双向恒虚警(CFAR)检测和脉冲沿判决准则抑制了突跳噪声对脉冲检测的影响,实现了准确而稳健的脉冲到达时间和脉冲宽度的估计。相比于常规算法,该文在不需要任何先验信息的条件下能够实现离散频率编码波形信号的准确检测,检测虚警率低且具有良好的稳健性。仿真实验验证了所提算法的有效性和稳健性。     

基于离散余弦变换的波形内插语音编码算法

 针对波形内插(Waveform Interpolation,WI)语音编码的特征波形分解问题,本文首先提出了基于离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)的特征波形分解方法,避免了复杂的特征波形对齐运算;其次,针对WI的相位重建问题,提出了清/浊音相位判决和浊音相位分类的方法,提高了重建语音质量;最后,分别构建了速率为2.0kbps和1.6kbps的DCT-WI声码器.主观MOS分表明,2.0kbps的DCT-WI声码器质量优于2.4kbps MELP声码器,1.6kbps的DCT-WI声码器亦取得了良好的听觉效果.     

频率分集式二相编码信号的波形设计及处理研究

提出以频率分集的短码代替长码的雷达波形设计和信号处理方法，改善了大压缩比二相编码信号的多普勒容限和近距探测性能．还提出了分别利用非相参积累和非相干加权处理进一步提高频率分集信号主副瓣比的方法．给出了压缩比为190的波形设计实例和信号处理的实验结果．     

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。     

正负步进频率编码信号及其处理

本文讨论了步进频率编码信号的模糊函数,提出了一种正负步进频率编码信号及其处理方法。该信号克服了常规步进频率编码信号存在距离一速度耦合的缺点,具有较高的目标距离－速度联合分辨力和较强的杂波抑制能力,并且采用相应的信号处理方法可同时完成对目标速度的精确测量。     

模糊优化度的频率编码雷达信号编码优化

分析了频率编码脉冲信号（FCP）雷达原理，推导了基于自相关函数的步进频率信号的模糊函数，针对常用的FcP信号一步进频率编码信号距离-多普勒旁瓣电平较高，存在“距离．速度”耦合，“距离．速度”联合分辨率低的缺点，提出了优化频率编码的模糊优化度准则，并基于该准则给出了两种编码优化规律不同的频率编码优化方法，仿真结果表明，在保持原有的距离、速度分辨率的情况下，两种方法都能有效地降低“距离．速度”二维耦合，提高“距离，速度”联合分辨率。     

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。     

基于遗传算法的MIMO雷达正交编码信号波形优化

MIMO雷达通过发射正交编码信号来获得独立的空间分集增益,改善目标检测识别性能。它对发射信号波形优化设计提出了更高的要求:首先信号为正交信号,以便减低信号间干扰并获得独立的空间分集增益;其次信号为大时宽、宽带宽的脉冲压缩信号,以便解决探测距离和距离分辨率的矛盾。文中根据以上两条要求构造适合的适应度函数,提出了一种基于遗传算法的正交编码信号设计方法,为正交MIMO雷达发射信号进行波形优化,仿真结果和实验分析验证了算法的有效性和可行性。     

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。     

非均匀间隔OFD-LFM的MIMO雷达波形设计

正交频分线性调频(OFD-LFM)信号是多输入多输出(MIMO)雷达的一种常用发射波形,在分析其空时特性的基础上,针对空域合成信号自相关旁瓣存在的问题,该文提出一种非均匀间隔的OFD-LFM波形,并给出了相应的波形设计方法。该方法建立空时联合优化的模型,采用序列二次规划求解得到各信号的频率间隔和初相。所设计波形的发射方向图近似全向,空域合成信号具有良好的相关性能。     

基于MODPSO算法的FPRM电路多约束极性优化方法

为求解较大规模FPRM逻辑电路中多约束条件下的极性优化问题,该文提出一种基于多目标离散粒子群优化(Multi-Objective Discrete Particle Swarm Optimization, MODPSO)算法的求解方法。首先针对FPRM电路极性设计需要满足延时短、面积小的多约束要求,构建了多目标决策模型。然后结合极性转换算法和MODPSO算法,对电路进行最优极性搜索,以获取电路延时和面积的Pareto最优解集。最后利用17个MCNC Benchmark电路进行测试,并将MODPSO算法与DPSO算法、NSGA-II算法进行实验对比,结果验证了算法的有效性。     

基于双曲调频的组合波形设计研究

主动声呐通常采用的单频或调频波形时频耦合分辨能力弱,不利于混响背景下的信号检测与估计。先前工作表明,“V”和“W”形双曲调频(HFM)组合波形可以实现距离-速度高分辨和低混响输出,其中W-HFM波形还有效解决了V-HFM波形在多目标场景中的虚假目标问题,但是设计复杂、运算量大。为优化HFM组合波形的设计和应用,该文推导了HFM组合波形的峰脊线斜率表达式。一方面提出V-HFM波形的最小无虚警距离(MNFAD)指标,分析了其多目标适用性;另一方面以典型的W-HFM波形为例,提出了优化的波形设计方案,对工程应用具有指导意义。水池实验数据表明,HFM组合波形实现了距离-速度高分辨、混响输出降低5 dB以上,并且W-HFM波形还抑制了虚假目标干扰。     

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。     

一种基于完全互补码波形设计的抗间歇式采样转发干扰方法

间歇采样转发干扰(ISRJ)是一种先进的有源相干干扰技术,对雷达的探测性能有较大的影响,且现有抗ISRJ的方法需要求解复杂的波形优化问题以及需进行干扰识别和剔除。于是,在深入研究ISRJ的基础上,该文基于完全互补码提出一种抗ISRJ的方法。针对ISRJ时域采样不连续的特点,该文首先通过脉内频域正交的方法将完全互补码中的所有互补波形按照子脉冲掩护的方式编入单个脉冲雷达波形。然后,基于脉内分段脉冲压缩的处理方式,利用完全互补码波形的理想互相关和自相关特性,设计非匹配滤波器系数在抑制ISRJ的同时能得到较低的距离旁瓣。相比于现有抗ISRJ的方法,所提方法在线设计能力更强且无需进行干扰识别和剔除。仿真实验表明所设计波形能有效对抗多种样式的ISRJ且具有较高的多普勒容忍度。     

基于粒子群算法的资源受限项目扩展调度方法

针对资源受限的项目调度问题,提出了一种离散粒子群算法与扩展调度机制相结合的优化方法.离散粒子群算法中每个粒子的位置代表一组项目任务的优先权,迭代中通过交叉策略和局部搜索策略来更新粒子的位置,这既保持了粒子位置的离散性,又增加了粒子的多样性,避免早熟收敛.每个粒子的位置通过扩展串行调度机制转换成可行的调度方案.实算表明,扩展调度机制的引入显著地加速了收敛的进程,提高了解的精度.这种基于粒子群算法的扩展调度优化方法是求解资源受限项目调度问题的有效方法.     

高频地波雷达稀疏频率波形优化设计

高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar, HFSWR)面临多种无线通讯系统的同频窄带干扰,发射具有频域稀疏的优化波形能够有效抑制干扰,改善HFSWR的检测性能。针对最优干扰抑制稀疏频率波形旁瓣较高及传统波形优化设计算法收敛速度较慢的问题,该文提出一种基于旁瓣约束的稀疏频率波形快速优化设计方法。首先建立了联合优化功率谱密度(Power Spectrum Density, PSD)和积分旁瓣电平(Integrated Sidelobe Level, ISL)的波形设计目标函数。随后提出了一种循环相位共轭梯度最优波形快速求解算法,该算法收敛速度快,运算量低。优化波形能够有效抑制同频窄带干扰,且旁瓣较低,有较强的战场环境适应能力。仿真结果表明了该方法的优越性。     

基于混合多值离散粒子群优化的混合极性Reed-Muller最小化算法

针对布尔函数系统的混合极性Reed-Muller(Mixed-Polarity Reed-Muller,MPRM)最小化问题,该文提出了一种混合多值离散粒子群优化算法.为解决多样性损失,改善优化结果,兼顾算法的效率和精度,算法采用多群协同优化方法,并提出了概率变异更新、没有重复的更新以及群间重复最优变异3种更新和变异策略.实验结果表明,和模拟退火遗传算法相比,所构造算法能够在获得基本相同优化结果的同时,提高MPRM最小化的时间效率.