分布式孔径相参合成雷达技术试验验证与分析

实现收发全相参合成对运动目标稳定跟踪是分布式孔径相参合成雷达技术进步的重要标志,首先介绍分布式孔径相参合成雷达的基本理论,再从接收相参和收发相参2个阶段对飞机目标跟踪试验进行分析,分别给出了相参合成信噪比增益改善、相位差值变化和目标跟踪航迹等试验结果。试验结果表明目标跟踪稳定,信噪比增益改善接近理论值。在此基础上,给出2部X波段大型实装相控阵雷达卫星目标相参合成跟踪试验结果,实现收发全相参合成对卫星目标稳定跟踪。通过试验验证分布式孔径相参合成雷达具有技术可行性和工程可实现性。     

分布式相参雷达LFM宽带去斜参数估计方法

宽带分布式相参雷达技术能够有效提升目标测量精度和识别性能,具有重要的研究价值。针对现有雷达装备一般不具有同时对正负调频率宽带线性调频信号进行去斜处理的能力,即在接收相参合成阶段无法通过正负调频率宽带去斜方式获取宽带信号发射相参所需延时相位值的问题,该文利用单元雷达与目标之间存在延时差,将单元雷达发射的宽带线性调频信号等效为目标信号,对接收信号进行互相关处理获取发射相参合成所需的参数值,通过建模和仿真实现接收相参和发射相参合成处理,并对飞机目标进行1发2收相参探测试验,获得了理想的试验结果。该方法具有估计精度高、运算量小和时实性好的优势,可应用于分布式相参雷达工程实现。     

基于微波光子学的分布式相参孔径雷达

分布式相参孔径雷达(DCAR)是利用多个空间分离的天线孔径,向同一区域辐射信号,实现空间电磁波相参合成的雷达系统,具有系统灵活、探测分辨力高、威力大、成本低等优势。结合微波光子技术在宽带信号产生、传输、处理等多方面的优势,可以使DCAR的性能得以充分发挥。该文介绍了清华大学在基于微波光子原理的高分辨DCAR方面的成果,借助微波光子技术,在接收相参模式下,产生了8.5～11.5 GHz, 0.5 Gbps编码速率的宽带正交调相线性调频波,距离分辨率优于0.05 m、正交性接近30 dB。在全相参模式下,发射波形可灵活切换为宽带相参线性调频波,实现全相参合成。系统产生的波形能满足DCAR各个工作模式的波形需求。实验中,在两部雷达的参与下,通过全相参合成,获得了8.3 dB的信噪比增益。      

一种大基线分布雷达近场相参探测技术

大基线分布式孔径雷达探测近场目标时,由于各孔径对目标的观测角差异较大,雷达接收到的目标散射回波间的相参性差,难以对回波进行相参积累。本文首先研究了目标回波相参性与回波角度和雷达距离分辨率之间的关系;随后,在大基线分布式孔径雷达近场下,通过分辨单元精细刻画,将大散射点目标变为由若干个强散射点组成的“多目标”,进而分别对各强散射点回波进行相参积累;最后,进行仿真分析和试验。结果表明,目标散射回波在大观测角下的相参性得到有效改善,提高了检测信噪比得益,从而验证了本方法的正确性。     

一发多收MIMO雷达的目标关联特性

一发多收MIMO雷达结合了集中式和分布式MIMO雷达的工作特点,兼有两种模式的性能优势。接收站可以独立测得发射站角度信息,存在信息冗余,通过加权最小二乘融合可得到高精度的定位结果,这将会使目标关联的结果更加精确。基于T/R-R模式一发双收MIMO雷达,分析了MIMO雷达目标关联的性能,建立了概率模型,推算了正确关联概率和错误关联概率,数值计算和蒙特卡洛仿真结果显示了模型的正确性。最后通过与普通相控阵雷达比较,验证了一发多收MIMO雷达目标关联的性能优势。     

基于多输入多输出技术的无源雷达信号模型

借鉴正交信号多输入多输出(MIMO)雷达的思想,利用多个照射源信号进行目标探测与定位,可显著改善无源雷达的系统性能。以调频广播信号无源雷达为背景,研究了多照射源条件下的雷达信号模型及相参合成原理,分析了各信号间的相位关系和影响信号相参合成的各种因素。结果表明:只要能有效消除各信号间的差异相位项,实现多照射源信号相参合成、改善无源雷达检测信噪比是切实可行的。     

多频噪声双基地MIMO雷达相参信号处理算法

多频噪声多输入多输出(MIMO)雷达各发射天线发射不同频率噪声信号,所以同一目标的不同频率回波有不同的多普勒频率。为了将各频率回波信号进行相参合成处理,充分发挥MIMO噪声雷达在目标检测性能上的优势。基于Keystone变换技术,提出一种适合多频噪声MIMO雷达的相参处理算法。所提算法对不同频率的回波信号进行重采样,即Keystone变换,使得不同频率的回波具有相同的多普勒频率,然后进行相参合成检测处理。     

动目标异源雷达相参配准研究

异源雷达带宽相参合成是时下的一个研究热点,相参配准是其关键和基础,但目前对动目标的研究较少。在研究动目标幅相差异的基础上,利用动目标检测（Moving Target Detection,MTD）方法在各子带估计目标速度并作速度补偿。对累加一维像依据熵最小准则求解线性相位差异的方法进行改进,保证精度前提下大大降低了计算量。构造表征雷达间相参性的相关系数,通过全局搜索求解固定相位差异。最后仿真验证了该方法处理动目标相参合成问题的有效性以及对最小熵方法改进后的优势。     

一种舰载分布式数字阵列雷达系统技术研究

分布式阵列雷达采用多个分布式小孔径子阵,通过相参处理的方式来扩大天线孔径,提高测角精度与分辨率,增强探测威力,可以为大物理孔径阵列雷达的设计提供更高的自由度.介绍了一种舰载分布式数字阵列雷达系统,结合P～L波段超宽带天线和数字阵列的优点,通过采用分布式阵列体制以及数字阵列信号处理技术,有效增加天线孔径尺寸和信息获取能力...     

车载分布式雷达相参处理方法研究

城市道路环境中行人、路障等弱目标回波信噪比低,传统车载雷达对其探测能力有限.本文将分布式体制应用于车载雷达,通过对多雷达回波相参积累,以期提高目标信噪比,改善雷达探测能力.相参参数估计是实现车载分布式雷达相参积累的关键,本文针对车载分布式雷达脉间相位编码波形非理想正交,导致传统相参参数估计方法精度低的问题开展研究,提出...     

基于MUSIC法的宽带分布式全相参雷达相参参数估计方法

宽带分布式全相参雷达具有高距离分辨力和高角度分辨力,可在实现对目标探测的同时获得更为精细的信息。其中,准确的相参参数是实现宽带全相参的关键。在远距离探测场景下,目标回波SNR较低,导致单部雷达无法探测到目标。如何在此情况下准确地估计相参参数,完成多部雷达相参合成,是分布式全相参雷达实现远距离探测的核心问题。本文首先建立了针对高速运动复杂目标的宽带Chirp去斜回波模型,并建立了相参参数的数学模型。然后,提出了基于MUSIC法的宽带分布式全相参雷达相参参数估计方法,通过估计观测目标的散射点个数、极点以及复幅度,重建宽带回波信号,并基于该无噪声重建信号估计相参参数。最后,利用仿真分析验证了本文提出方法在低SNR下的有效性。      

认知雷达波形优化设计方法综述

认知雷达通过借鉴蝙蝠的认知学习过程,感知战场环境信息并反馈至发射机,从而实现自适应探测和处理,是未来雷达智能化发展的重点方向。其中如何充分利用目标与环境先验信息,设计雷达波形以提高目标检测、跟踪以及抗干扰等性能是认知雷达发展的难点和重点。该文针对不同干扰环境、目标模型、天线配置(如:单发单收(SISO)和多发多收(MIMO))等的波形设计关键要素及主要思路进行了总结梳理,并从不同干扰与目标知识的利用角度,对近几年代表性的认知波形设计文献进行介绍和归纳,旨在为以后的研究提供参考和依据。      

小斜视角单输入多输出稀疏线性阵列相参频率分集成像

现代高分辨雷达通过大带宽获得高距离分辨率,通过大孔径获得高方位分辨率。该文根据单输入多输出(SIMO)线性阵列天线的基本原理,借鉴了频率分集相参处理的思路,用两个阵元实现了多阵元所形成的波束,并结合高分辨1维距离像(HRRP)方法,实现了目标的2维成像。进而为了减小频率分集所需的发射阵元工作带宽,该文结合稀疏天线阵元思想,通过设计阵元分布,用较少的频率分集实现了大孔径。仿真验证了所提方法的有效性。     

一种基于四相编码和优化阵列的MIMO STAP实现方法

多输入多输出（MIMO）雷达多信号间正交性和天线阵列结构影响空时自适应处理(STAP)性能。为了提高多信号间正交性,提出了基于遗传算法优化提高四相编码的自相关峰值并降低互相关峰值方法,保证了多发射信号间良好正交性,基本抑制了盲速影响。针对天线阵列稀疏导致盲速、阵元密布导致天线孔径过小的问题,基于最大连续孔径思想,提出了一种优化阵列结构,在不显著增加天线阵列长度和阵元数目条件下,与四相编码信号结合,实现了动目标检测。仿真实验证明,基于四相编码正交信号和收发阵列设计,MIMO STAP可实现良好动目标检测性能。     

分布式地基雷达深空探测技术

地基雷达深空探测可以获得天体的轨道、形貌、材质等信息,可用于深空的科学研究。地基雷达深空探测的回波信噪比极低,需要增大天线口径、提高发射功率,由于口径、体积等方面的因素,单台套雷达天线不能无限制地扩大,发射功率也不能无限制地提高,因此需要研究可扩展性强的雷达体制。分布式雷达是一种由多部单元雷达和中心控制处理系统组成的新体制雷达,通过增加雷达单元数量,可以实现口径的空域扩展和能量合成,等效形成一部大口径、高功率的雷达,结合长时间积累技术,分布式地基雷达将实现更远距离和更高分辨的深空目标探测,看到更加遥远的天体。     

分布式MIMO数字阵列雷达阵元优化配置

为了合理分配相参增益和空间分集增益在分布式多输入多输出(MIMO)数字阵列雷达系统中的比重,研究了其阵元的优化配置问题。首先,根据MIMO雷达信号模型将阵元配置问题转化为目标散射系数矩阵的分块划分问题;然后,依据子块内信号相参处理,子块间信号非相参处理的方式推导了似然比检测器;最后,分别从检测概率最大、探测距离最远和总的阵元数最少三个方面给出了阵元优化配置的表达式并进行了仿真分析。研究结果表明:应首先利用相参增益将回波信噪比提高到一定值后才能利用空间分集增益;分置接收天线比分置发射天线牺牲的相参增益少;当检测概率大于0.8时,分置两个收发共用的相控阵天线可使系统阵元总数最少,否则无需天线分置。     

动平台分布式相参雷达系统分析

分布式相参雷达通过相参处理,可提升N3倍回波信噪比,从而可大幅度提高目标探测性能,因此分布式相参雷达具有重要的价值。对于地基分布式相参雷达,目前已经进行了大量的研究。本论文将分布式相参雷达系统扩展到运动平台,分析了运动平台下分布式相参雷达所面临的非均匀杂波背景下目标检测以及时/空/频(相)同步等挑战,并对相关问题进行了建模分析,最后对动平台分布式相参雷达系统进行了硬件搭建并对动平台雷达系统性能进行了初步的实验测试。      

基于复值深度神经网络的目标检测方法

针对雷达在检测概率要求严苛的多旁瓣干扰复杂场景下使用传统目标检测方法无法满足需求,性能有待进一步提升的问题,本文提出了一种基于多通道复值深度神经网络的雷达目标检测方法。传统脉冲体制阵列雷达的恒虚警率目标检测通常在和通道进行,在对回波信号进行空域相参预处理过程中获得了相参积累的同时丢失了阵元间的相位信息,而实际上目标回波在阵元间存在着一定的相位关系。本文利用神经网络强大的拟合能力和分类能力,将目标检测视为二元分类问题,设计复值深度神经网络深入挖掘目标与背景在不同阵元间的幅度及相位信息差异,从而在传统目标检测和通道-距离-多普勒空间的更前端更好地区分目标与背景的差异,提升了雷达目标检测性能。实验结果显示,所提方法在存在大量旁瓣干扰的场景下,相较传统方法具有更好的检测性能表现和抗干扰能力,且在杂波环境中也有良好的表现。     

一种相参雷达评估系统的设计及实现

介绍了一种基于数字射频存储器的相参雷达评估系统的设计及实现过程,采用了现场可编程门阵列和数字信号处理,利用外部时钟输入方式,实现对相参雷达目标回波信号和各种干扰信号的仿真,可有效进行雷达性能评估、指标测试和抗干扰效果测试。