一种天波超视距雷达自适应波束形成方法

天波超视距雷达利用自适应波束形成技术抑制短波干扰以增强探测性能,但是在相干处理间隔内电离层运动通常会使干扰呈现明显的空间非平稳性,增加了自适应处理的难度.由于在距离-多普勒域上进行自适应波束形成时电离层的影响显著降低,文中提出了在距离-多普勒域上对雷达阵列接收信号进行自适应波束形成的方法.实测数据处理表明,该方法能有效地克服干扰的非平稳性以抑制干扰,而且易于工程实现.     

宽带自适应和差波束形成与测角方法研究

针对宽带自适应空频处理的信噪比要求高、计算量大等问题,本文提出了一种基于均匀线阵的无需预延迟处理宽带空时处理结构的自适应和差波束形成与测角方法。方法利用和波束指向在多频点处的响应来建立多约束条件,以此获得基于线性约束最小方差的自适应和波束权向量,对多频点的空时二维向量修正和波束权向量得到差波束权向量,最后进行和差波束形成,对每个样本和差比幅单脉冲测角。本方法相比于常规的自适应单脉冲测角方法,可有效地处理宽带信号,不需要对每个频带信号进行检测,具有低信噪比条件下可测角、测角精确度高等特点,而且仿真分析验证了当存在主瓣干扰时,该方法仍然有效。      

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。     

四元数域宽带鲁棒自适应波束形成

该文提出一种基于四元数的宽带鲁棒自适应波束形成方法。在利用四元数构造阵元输出的基础上,通过期望信号复包络对齐技术,建立四元数域宽带对合增广宽线性信号模型,以联合利用四元数阵列输出矢量的3种对合信息和2阶统计特性以及信号非圆信息,采用信号加干扰子空间投影方式,有效提取期望信号,抑制多个不相关干扰和噪声,进而实现四元数域宽带鲁棒自适应波束形成。同其它宽带波束形成方法相比,该方法对非圆信号的接收性能提升,可以实现阵列虚拟孔径扩展,有效克服指向误差带来的性能下降问题。计算机仿真结果验证了该方法的性能。      

一种低旁瓣子阵级自适应波束形成方法

相控阵雷达在军事上的应用日渐广泛,要满足雷达系统性能日益增长的需求,必须采用大孔径天线,以便得到更高的角度和距离分辨率。大型面阵的全自适应波束形成计算量庞大,采用子阵级自适应波束形成可以用较小的代价实现较优的自适应性能。研究了等幅平面阵的子阵级波束形成技术,并针对非均匀划分的子阵结构,采用了子阵级通道噪声功率的归一化处理。该方法不仅能够有效降低子阵级方向图的旁瓣电平,其自适应性能保持良好。仿真验证了该方法的有效性。     

基于频控阵波束锐化的主瓣干扰抑制技术

文中研究基于频控阵波束锐化的主瓣干扰的抑制问题,在非均匀对数偏频的基础上,利用频控阵列阵因子的空时耦合和变化、距离依赖的特性自适应的进行发射波束形成,在角度域-距离域上实现主波束锐化和精准指向,极大地抑制距离依赖和角度依赖的干扰。由于只在目标点处才会出现最大的波束能量聚焦,在接收端利用线性约束最小方差(LCMV)准则,空域上和期望信号完全对准主瓣干扰,利用距离依赖的差异也可以实现有效的抑制。仿真实验验证了方法的有效性。     

二维阵列超视距雷达的选频方法

该文提出一种通过预测到达任务区域路径信噪比,自适应地为天波超视距雷达选择工作频点的方法。利用2维阵列的俯仰维分辨能力,克服了传统方法无法从返回散射电离图中分离多模/多径信号的缺陷。雷达通过电离层探测设备和2维接收阵列,获取返回散射数据、环境干扰数据和电离层状态数据。然后利用电离层模型和状态数据,推算各频点对任务区域的照射路径。运用2维自适应波束形成抑制环境干扰噪声,并处理返回散射数据以预测各路径回波强度。最后计算各频点路径在脉冲压缩后的信噪比,选择信噪比最大值的频率为最优工作频点。     

一种基于面阵的旁瓣对消方法

目前基于阵列的旁瓣对消方法,主要是通过自适应算法对各阵元进行幅度和相位加权,使得阵列波束图在于扰方向上形成零陷,即可对该方向上的干扰进行抑制。由于利用了自适应算法,所以随着阵元数的增多,该算法的硬件实现将越来越难,甚至会导致算法失效。以面阵为倒,提出了两种在干扰来波方向上快速形成零陷的方法。这两种方法摒弃了以往方法中的自适应权值求取过程,只需要利用事先求取好的权值对选定的阵元进行加权处理,极大地增强了系统的实时处理能力。另外,两种方法形成的零陷足够深且宽,对主瓣没有影响。     

频控阵雷达空距频聚焦信号处理方法

针对复杂环境下对低可观测运动目标探测的迫切需求,该文在系统回顾近几年频控阵雷达国内外发展现状、频控阵雷达阵列结构设计及波束形成、距离和角度的联合估计等技术的基础上,提出了基于空距频聚焦的频控阵雷达信号新方法。充分利用频控阵雷达提供的发射波形自由度、阵元位置自由度、波束方位与距离相关性以及凝视观测的特点,即在空间(角度)、距离和频率(多普勒)的灵活自由度和能量集性,实现空-距-频聚焦和联合参数估计。仿真分析表明该方法具有提高复杂环境下雷达微弱动目标检测和参数估计的潜力,在杂波和干扰抑制、动目标精细化处理等方面有广阔的应用前景。      

相干环境下LCMV自适应阵列抗干扰问题研究

相干干扰环境下,自适应阵列性能会急剧下降,常用的处理方法是空间平滑。然而,采用常规均匀空间平滑的自适应阵列对相干干扰的抑制能力较差,而且会损失阵列孔径。该文提出一种改进的相干干扰抑制方案:首先,提出了一种自适应的加权空间平滑(Weighted Spatial Smoothing, WSS)算法,它将各子阵的相关矩阵进行加权平均,可以最大程度地解相干;然后,在WSS基础上,利用线性约束最小方差(LCMV)准则得到子阵波束形成器最佳权矢量;最后,提出了一种利用子阵间的相位关系对全阵做波束形成的方法。该方案大大提高了阵列对抗相干干扰的能力,同时避免了一般空间平滑后阵列的孔径损失。理论分析和仿真结果说明了方法的有效性和稳健性。     

天波超视距雷达窄带干扰抑制技术研究

天波超视距雷达工作在高频段,其最佳工作频率、带宽常常受到电离层状态的限制。在高频段,密集的外干扰如广播电台、短波通信等污染了雷达的接收数据,导致其性能显著下降。为抑制具有明显空域特性和频域特性的短波干扰,文中提出了空时二维阻塞法进行处理,即通过谱分析获取外干扰的方位和频率后,先阻塞主瓣干扰,然后使用波束形成技术抑制副瓣干扰。在此基础上,进一步分析了空时二维阻塞的本质,提出了同时阻塞多个干扰的方法。仿真结果表明,该方法具有很好的抑制效果。     

高频雷达自适应波束形成抗干扰研究

高频波段上分布的大量短波信号降低了高频雷达的探测性能,需要采用自适应波束形成技术加以抑制。但是,在高频雷达的相干积累时间内,短波干扰经过电离层反射传播后通常会呈现明显的空时非平稳性。为了适应这种非平稳性,要求在相干积累时间内自适应权向量应是时变的,同时能保持杂波的相干性。提出了基于递归最小二乘(RLS)的高频雷达自适应波束形成方法。该方法兼顾了短波干扰抑制和杂波相干性保持,而且递归运行,收敛速度快,数值稳定性高。实测数据处理证明了该方法的有效性。     

高频地波雷达射频干扰抑制新算法的研究

针对高频地波雷达易受到其他设备发射的高频信号干扰的问题, 通过分析射频干扰与有效目标信号在雷达回波中的表现形式及其在雷达距离多普勒谱图中出现区域的差异, 运用多重信号分类算法估计射频干扰的频率和方位角子空间, 利用子空间投影的方法分别在频率和方位角上分解射频干扰信号和有用目标回波信号, 之后从原信号中减去射频干扰分量, 从而实现射频干扰抑制的目的.仿真结果与实测数据的处理结果都表明:该算法可以有效抑制射频干扰.     

高频雷达在射频干扰下的目标探测研究

基于射频干扰一直是困扰高频雷达尤其是小口径阵列雷达的难题 ,分析了射频干扰的距离 多普勒谱和空间谱的形式 ,提出了一种结合射频干扰检测的运动目标检测方法。应用该方法在没有进行射频干扰抑制时仍能有效地检测出被干扰淹没的目标信号 ,大大提高了高频雷达在射频干扰下目标检测的适应能力     

基于块稀疏恢复的高频雷达空间角谱和极化谱联合估计方法

高频地波雷达（high-frequency surface wave radar,HFSWR）中电离层杂波的存在,会极大地影响雷达系统的性能,降低对目标的探测能力.为了精确获得杂波参数,从而更好地抑制电离层杂波,提出了一种基于压缩感知（compressive sensing,CS）的单快拍参数估计方法,用于对电离层杂波的空域和极化域参数估计.该方法基于极化敏感阵列的块稀疏估计模型,应用块正交匹配追踪（block orthogonal matching pursuit,BOMP）算法实现距离-多普勒域的单快拍空间角度和极化参数联合估计,并进一步获得目标和杂波的空间角谱和极化谱.该方法适用于任意极化敏感阵列,在距离-多普勒域单快拍条件下,其估计性能优于传统方法,且计算复杂度极低,可以实现实时处理.仿真结果和某HFSWR系统实测数据处理结果表明了参数估计方法的有效性.     

基于二维微波成像的共形天线RCS提取方法

二维微波成像技术是一种有效诊断雷达目标散射点强度和空间分布的手段。机载共形天线因与机体表面成为一体,常规测试手段难以确定其RCS贡献。基于二维微波成像技术,分离和提取出了装机状态下共形天线的反射率分布,通过二维空间像与二维空间谱之间的波谱变换获得了共形天线的二维空间谱信息,经过直角坐标域至极坐标域的插值获得了对应频率和角度的散射信息,再对定标球进行同样的处理,最终标定出共形天线的RCS贡献。实验结果表明了该技术的有效性。     

近场条件下数字阵列雷达自适应波束形成技术研究

针对近场条件下数字阵列雷达导向矢量幅相非一致性对自适应波束形成（adaptive beamforming,ADBF）算法性能的影响,通过构建近场多通道数字阵列雷达回波信号模型,分析近场多通道信号二维频谱,发现在近场条件下带限干扰信号的频谱会出现非均匀分布,呈现周期性栅格分布特征,造成算法性能下降.本文提出一种具有全新干扰样本选择策略的近场ADBF(near field ADBF, NF-ADBF)算法,通过寻优干扰信号频谱栅格边界,在栅格区间进行多门限样本筛选,离散提取干扰信号样本,构建完备的干扰信号协方差矩阵,提升近场条件下的自适应处理性能.通过在地面搭建仿真试验环境,模拟典型的数字阵列近场工作环境,通过录取试验数据分析并与理论仿真进行对比,验证了近场干扰样本筛选策略和NF-ADBF算法模型的有效性.     

基于STAP 杂波抑制的子阵优化技术

新一代相控阵雷达的天线阵列规模庞大,一般含有几百乃至上万个阵元。在阵元级实现自适应波束形成抗干扰和空时自适应处理杂波抑制,会极大地增加系统开销,甚至难以实现。在实际应用中,考虑到系统成本、信号处理运算量等因素,需要将大型阵列划分为适当的子阵,以减小接收所需通道数。文中通过子阵优化划分数学建模,研究子阵划分对干扰、杂波抑制性能的影响,探索最优子阵划分的数学求解方法,为大型阵列雷达研制提供理论支撑和工程可实现算法。     

基于局部搜索的机载外辐射源干扰抑制算法

在机载外辐射源雷达不纯净参考信号条件下,参考通道中的多径与回波匹配得到的干扰将降低空时自适应处理的目标检测能力,而网格失配问题严重影响了干扰的估计性能.本文针对网格失配下的机载外辐射源干扰抑制问题,提出一种基于局部搜索的干扰估计算法.该算法在干扰稀疏观测模型的基础上构建全局距离-多普勒字典,从中选择与干扰相匹配的全局网格点;然后以该全局网格点为中心,对多普勒平面精细划分来构建局部多普勒字典,并选择与干扰更匹配的局部网格点;最后估计干扰的距离-多普勒像以实现干扰抑制,克服不纯净参考信号的影响.仿真结果表明,所提算法可降低网格失配导致的抑制性能损失,有效提高不纯净参考信号下空时处理的目标检测能力.     

基于稀疏迭代的非连续谱高频雷达信号处理方法

在拥挤频谱环境中,雷达系统在多个非连续频段发射信号并在接收端进行综合相干处理,是一种获得等效大带宽的方式. 本文专门就非连续谱调频连续波(discontinuous spectrum-frequency modulated continuous wave, DS-FMCW)及其在高频雷达中的应用展开研究. 首先提出采样点平移方法,建立DS-FMCW快时间维的非均匀采样序列谱估计模型;随后,进一步建立DS-FMCW距离-多普勒二维谱估计模型,提出解决距离徙动的方案;最后为解决距离高旁瓣问题,基于一种适用于单次快拍的迭代式稀疏重构算法提出DS-FMCW的距离与距离-多普勒谱估计方法,并提出相应的快速谱求解方法. 仿真试验表明:所提DS-FMCW距离-多普勒处理方案能有效补偿距离徙动;当频带利用率大于20%时,所提谱估计方法能够稳定地分辨距离维间隔为雷达固有距离分辨率的1/3的两个目标,且距离估计精度优于经典最小二乘算法以及正交匹配追踪算法;所提快速算法单次迭代运算量低,适用于实时系统.