一种改进的FDA–MIMO雷达波束形成算法

频率分集阵列多输入多输出(FDA-MIMO)雷达由于其波束具有距离依赖特性而受到广泛关注。建立了FDA-MIMO雷达的回波模型,将传统的特征空间(ESB)波束形成算法扩展到该体制雷达。针对该算法在低信噪比(SNR)性能较差的问题,提出了一种改进的ESB波束形成算法。仿真结果表明该体制雷达能够抑制来自角度主瓣的距离依赖干扰,并证明了新算法的有效性。     

FDA-MIMO雷达主瓣欺骗干扰对抗方法

频率分集阵列多输入多输出(FDA-MIMO)雷达发射阵列中各阵元的载频相对于起始阵元存在频率偏移。基于频率分集阵列联合波束图存在的角度距离二维相关性,结合空间自适应波束形成技术可用来抑制主瓣欺骗干扰。针对FDA-MIMO 雷达波束形成抑制主瓣欺骗干扰时存在的距离周期性问题,提出了一种采用对数频率偏移来消除距离周期性的方法。该方法用对数频率偏移代替常用的线性频率偏移,克服了FDA-MIMO 雷达联合波束图的距离周期性,取得了更好的抗干扰效果。仿真结果验证了该方法的有效性。     

频率分集均匀圆阵MIMO雷达距离依赖波束形成

均匀圆阵(UCA)与多输入多输出(MIMO)雷达的结合可在具备UCA雷达主要优点的同时兼有MIMO 雷达的优势。然而,UCA-MIMO雷达的波束形成与距离无关,该特点限制了其抑制特定距离干扰的性能。文中提出频率分集UCA-MIMO雷达距离依赖波束形成方法。该方法中UCA的每个阵元发射具有微小频率步进的不同频率,从而远场的信号积累与距离有关,进而波束形成依赖于距离。仿真实验表明了该方法的有效性。     

FDA最优频率增量选取必要性分析

在干扰背景下,深入研究了频率分集阵列（FDA）雷达选取最优频率增量的必要性。在采用最优波束形成算法进行抗干扰的前提下,推导出目标与干扰的位置关系对FDA雷达输出信干噪比（SINR）的影响,进而分析输出SINR与频率增量的关系,并得出结论：在只有副瓣干扰的情况下,可不进行最优频率增量的选取,采用常规固定的频率增量也能输出高SINR;而当存在主瓣干扰时,不当的频率增量会使得输出SINR急剧下降并形成凹陷,且这种凹陷会随着频率增量的选取呈现周期性变化,极大地影响了FDA雷达的目标检测性能。计算机仿真也验证了这种周期性的凹陷变化,这表明了FDA雷达在抗主瓣干扰时必须进行最优频率增量选取。     

对统计MIMO雷达的干扰

多输入多输出（MIMO）雷达采用了空间分集和频率分集技术,克服了雷达截面（RCS）角闪烁带来的性能损失。分析了对MIMO雷达有效干扰的几种方式：多波束雷达干扰、分布式干扰、假目标欺骗干扰和网络雷达干扰。     

基于发射子阵集中式MIMO雷达波束形成

与相控阵雷达相比,集中MIMO雷达发射在采用正交波形时,虽然能够得到波形分集增益,但同时也损失了相干处理增益。针对这一问题,本文提出了发射子阵波束合成的思想。首先对集中式MIMO雷达的发射端进行非相干子阵划分,然后利用子阵内波形的相关性和子阵间波形的正交性来同时获取相干处理增益和波形分集增益,并推导出了子阵划分MIMO雷达波束方向图和输出SINR的数学表达式。与相控阵雷达和常规集中式MIMO雷达相比,采用该方法的雷达能够实现较低的空域副瓣和较大的输出信干噪比。仿真实验证明了该算法的有效性。     

频率分集阵列的距离角度解耦的波束形成(in English)

常规频率分集雷达(FDA)在发射阵元采用均匀的频率间隔,从而可以形成距离-角度耦合的波束方向图。但是该方向图在多个距离上均形成多峰值波束,当干扰位于任一波束最大指向的距离时,将会带来信干噪比损失。针对上述问题,该文通过分析波束形成的表达式,从原理上提出一个关于频率分集雷达阵列配置的基本原则,能够在指定的距离角度范围内,形成单峰值的波束方向图。几种特例和仿真结果均证明了该原则的有效性。      

基于加权模值的FDA最优频率间隔选取方法

传统频率分集阵列(FDA)在阵元间引入的是固定的频率间隔,并不能使FDA在不同环境下都具有最优的抗干扰性能。文中提出了一种基于加权模值的自适应选取FDA最优频率间隔方法,通过对FDA最优波束形成器的输出信干噪比(SINR)的分析,推导出输出SINR与频率间隔潜在的关系,自适应选取阵列加权最小模值对应的频率间隔,形成单峰值波束方向图,并反馈给发射机,使得输出SINR最大化。理论和仿真结果均证明了FDA通过该方法选取到最优频率间隔后,具有更好的抗主、副瓣干扰性能。     

基于波束域实值HOSVD的双基地MIMO雷达测角算法

本文提出了一种基于波束域实值处理的高阶奇异值分解(Higher-Order Singular Value De-composition)双基地多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达测角算法.该算法与传统波束域测角算法不同,通过凸优化方法对发射和接收波束域矩阵进行优化设...     

基于波束形成算法的PFDA干扰抑制

针对二维面阵频率分集阵列(PFDA)雷达在抑制与目标角度维接近、距离维可分的干扰过程中,经典波束形成算法在导向矢量失配时出现的主瓣畸变问题,在交叉正弦二维面阵频率分集阵列结构的基础上,通过采用可变加载约束的最速下降线性约束最小方差准则,求解导向矢量失配时的修正权矢量,在估计导向矢量存在2°指向误差时仍可实现对阵列方向图波束主瓣的有效纠偏和保形。仿真验证了该方法的有效性。     

基于俯仰频率分集技术的波束形成方法

传统频率分集阵列雷达在水平阵元间引入线性频率偏差,其波束在方位维与距离维具有耦合性,且存在栅瓣。针对此问题,该文提出一种基于俯仰频率分集技术的波束形成方法。首先建立俯仰频率分集阵列雷达信号模型,详细分析了发射方向图的时间依赖性和栅瓣特性。然后通过设计接收端的阵元参数,合成无栅瓣的发射-接收方向图。仿真实验验证了所提方法的有效性,所得波束在距离维与方位维无耦合,且主瓣宽度较窄。     

MIMO雷达稳健的发射波束形成算法

针对发射导向矢量存在未知误差的问题,该文提出了一种MIMO雷达稳健的发射波束形成算法(Robust Transmitting Beamforming, RTB)。该算法在稳健的接收波束形成算法的基础上,以最大化最差情况输出信干噪比为优化准则,对发射导向矢量误差做稳健的发射波束形成。RTB算法属于对角加载方法。仿真结果表明,相比于已有算法,RTB算法的稳健性更好、计算复杂度更低、收敛速度更快。     

Robust Joint Design of Transmit Beamforming and Receive Filter for TB-MIMO STAP Radar

In this paper, we consider the joint design of transmit beamforming and receive filter for transmit beamspace (TB) multiple-input multiple-output (MIMO) radar red space-time adaptive processing (STAP) under the target information uncertainty. The associated robust joint design problem is formulated by maximizing the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) to guarantee the target detection performance. An iterative optimization procedure is developed to resolve the NP-hard joint design problem. The optimized transmit beamforming weight vector and receive filter exhibit superior performance in terms of output SINR. Several simulation examples are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.

     

基于可变对角载入的鲁棒自适应波束形成算法

针对传统算法对方向向量偏差敏感的缺点,提出了一种基于可变对角载入的鲁棒自适应波束形成算法.为了提高算法的鲁棒性,采用非线性约束条件下的最优化阵列输出功率对信号方向向量进行优化求解,且优化解中的参量能够准确求出.为了减少计算量,采用递推算法求逆矩阵并利用泰勒级数展开,推导出基于可变对角载入的权重向量公式.该算法可有效地抑制方向向量偏差所带来的影响,降低了计算量易于实时实现,提高了系统的鲁棒性,改善了阵列输出的信干噪比,使其更接近最优值.仿真结果表明,该算法相对传统算法可以获得更好的性能.     

FDA-MIMO雷达非自适应波束形成抗主瓣欺骗式干扰研究

频率分集阵（frequency diverse array, FDA）雷达通过在发射阵元间引入微小的频率步进量,具有额外的距离维可控自由度。通过结合多输入多输出(multiple-input and multiple-output,MIMO)技术,可在接收端分离发射波形,并获得距离角度耦合的发射导向矢量,增加了信号处理的灵活性。本文针对主瓣欺骗式干扰抑制问题,在FDA-MIMO 雷达体制中提出了一种基于非自适应波束形成的抗干扰方法,通过选择合适的频率步进量,使欺骗式假目标位于波束形成方向图的零点,从而实现对其的抑制。仿真实验验证了所提方法的有效性。      

鲁棒约束恒模自适应波束形成算法

线性约束恒模算法能够有效克服恒模算法中存在的干扰捕获问题,但在信号方向向量存在偏差的情况下,其性能将会受到影响.针对上述问题,本文提出了鲁棒约束恒模自适应算法并对其性能进行了分析.该算法收敛速度快,抗扰动性强,对信号方向向量的偏差具有较强的鲁棒性,改善了系统的输出信干噪比.仿真实验表明,与线性约束恒模算法相比,鲁棒约束恒模算法具有很好的性能.     

Robust Adaptive Beamformers Based on Worst-Case Optimization and Constraints on Magnitude Response

In this paper, novel robust adaptive beamformers are proposed with constraints on array magnitude response. With the transformation from the array output power and the magnitude response to linear functions of the autocorrelation sequence of the array weight, the optimization of an adaptive beamformer, which is often described as a quadratic optimization problem in conventional beamforming methods, is then reformulated as a linear programming (LP) problem. Unlike conventional robust beamformers, the proposed method is able to flexibly control the robust response region with specified beamwidth and response ripple. In practice, an array has many imperfections besides steering direction error. In order to make the adaptive beamformer robust against all kinds of imperfections, worst-case optimization is exploited to reconstruct the robust beamformer. By minimizing array output power with the existence of the worst-case array imperfections, the robust beamforming can be expressed as a second-order cone programming (SOCP) problem. The resultant beamformer possesses superior robustness against arbitrary array imperfections. With the proposed methods, a large robust response region and a high signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) enhancement can be achieved readily. Simple implementation, flexible performance control, as well as significant SINR enhancement, support the practicability of the proposed methods.     

认知频控阵雷达对随队假目标的动态零陷形成研究

电子战环境中,随队支援式假目标可在雷达照射主瓣内做非线性运动,这对基于相控阵体制的雷达实时地将波束零点对准假目标位置造成了困难。针对这一问题,提出一种基于频控阵雷达的动态零陷形成技术,系统通过从环境中提取干扰假目标距离信息,之后结合认知技术利用扩展卡尔曼滤波器获得假目标运动的外推轨迹,并将预测信息通过反馈回传至雷达发射模块,通过频控阵距离维波束形成技术调整发射权矢量使得波束零点指向干扰源预测位置。仿真结果表明:所提方法可以有效地实施对主瓣内运动的欺骗式假目标动态零陷,相比于不基于预测信息的波束形成技术具有显著的性能优势,为频控阵雷达抗主瓣欺骗式干扰提供了技术支持,在阵列信号处理方面具有一定的理论和实际意义。