基于空间分集的MIMO雷达目标跟踪算法研究

针对基于空间分集的多输入多输出(MIMO)雷达多发多收的特殊结构,建立了基于逆协方差形式扩展卡尔曼滤波算法的MIMO雷达目标跟踪滤波模型,分析了影响算法滤波精度的4个因素,分别为信噪比、信号带宽、天线数以及天线与目标间的位置关系。通过使目标位置状态估计均方误差最小,在特定天线数条件下利用数值方法得到了使滤波精度达到最优的天线放置形式。仿真实验给出了不同信噪比、信号带宽、天线数以及天线与目标间不同位置关系时的MIMO雷达跟踪性能。     

采用卡尔曼滤波器提高机载跟踪雷达的精度

为了提高机载跟踪雷达的跟踪精度,应用最佳估值理论,根据概率控制模型对角度跟踪系统和距离跟踪系统的状态进行估值,而跟踪回路采用由这种估值得出的天线角速度指令值。本文对这种跟踪回路进行研究。为了以文献〔2〕、〔4〕的跟踪系统模型为基础,模拟实际跟踪雷达的特性和跟踪雷达的运行情况,本文研究了角度误差接收部分的方位角和仰角通道的相互干扰,并研究了采用2轴万向支架的天线空间稳定回路的两个通道间的相互干扰,以及由目标和歼击机的相对距离比较近时对跟踪精度产生重要影响的角度起伏和距离起伏引起的观测误差等。本文得出了与跟踪雷达的运用状况更接近的模型,由测量差(Measurement Difference)法推导出用于状态估值的最佳滤波器,并通过相对3维运动的模拟,研究了这些干扰和起伏对跟踪精度带来的影响。     

相控阵天气雷达气象雷达方程修正研究北大核心CSCD

气象雷达方程是天气雷达进行定量测量的基础,由于相控阵天气雷达特有的扫描特性,应对业务中应用的气象雷达方程进行修正。从天线方向图函数不同的角度出发,对雷达方程进行推导修正,并模拟相控阵天气雷达在窄发窄收、宽发四收两种不同探测模式下扫描带有降雹的气旋,得到回波强度图和速度图。在统计模拟扫描计算值与给定值误差基础上,定量分析天线方向图函数对修正后雷达方程计算的影响,得出在窄发窄收探测模式下计算误差值在测量精度范围内,经过修正的雷达方程在业务中应用是可行的。     

长基线统计MIMO雷达检测性能研究

为了充分利用统计多输入多输出(MIMO)雷达的空间分集能力,研究了长基线(天线间距与目标探测距离可比拟)统计MIMO雷达的检测方法和性能。首先,根据雷达方程给出了长基线统计MIMO雷达探测目标时各信道的信号模型;然后,根据Neyman-Pearson准则推导了长基线统计MIMO雷达的似然比检测器;最后,从检测概率和威力覆盖两个方面对长基线统计MIMO雷达的检测性能进行了仿真分析。仿真结果表明:在一定条件下长基线统计MIMO雷达的检测性能优于短基线(天线间距与目标探测距离相比可忽略不计)统计MIMO雷达。研究结果对统计MIMO雷达的系统设计、天线布置和实际应用等研究具有重要的参考价值。     

基于规格化Hough变换的天波超视距雷达检测前跟踪算法

基于Hough变换的检测前跟踪算法非常适用于强噪声背景下小目标的检测.对于天波超视距雷达(OTHR)来说,探测目标距离可达几千公里,测量精度和雷达分辨率都很低.将基于Hough变换的检测前跟踪算法应用于天波超视距雷达的检测环境中,由于径向距和方位量测数量级相差较大,造成检测性能急剧下降,因此提出基于规格化Hough变换的检测前跟踪算法.针对高斯噪声背景中的飞机目标,仿真结果表明提出的算法具有较好的检测性能.     

雷达组网减小多路径效应影响的探讨

讨论了天线方向图、波束指向、地(海)面反射特性、目标距离与高度等因素与伺服仰角误差控制信息的关系,分析了多路径效应对跟踪系统的影响。提出了基于多雷达组网减小多路径效应影响的方法,即采用平滑滤波与加权最小二乘算法相结合实现多源信息融合处理,并将多雷达融合后的仰角信息作为雷达网内俯仰支路的引导信息,利用该信息来减小多路径效应的影响,进而改善跟踪稳定性并提高低空目标仰角测量精度。实际应用验证了该方法的有效性。     

基于模板匹配的雷达辐射源信号识别研究

从统计学理论出发,对基于模板匹配的雷达辐射源信号识别进行研究,通过设定容差测试了4种不同的距离计算方法的识别效果,得出了在雷达特征参数测量精度较高的情况下,使用City Block距离和Euclidean距离进行距离计算识别效果较好,当测量精度不高时,需要增大容差范围且使用M距离进行距离计算时识别效果较好。建立的数据库和雷达辐射源识别模型可用于电子战的模拟训练。     

两种雷达波形的稳态跟踪性能分析

研究了单目标跟踪雷达的距离测量波形和距离、距离率联合测量波形的选择问题。选择了两种雷达波形,即用于距离测量的线性调频(LFM)脉冲波形和用于距离、距离率联合测量的上-下LFM脉冲对波形,然后分析了两种波形的测量精度。根据两种波形对应的测量方程,分别给出了其对应的卡尔曼滤波的稳态解的表达式,由此建立起了两种波形对应的稳态跟踪性能与雷达参数、雷达测量模式、目标运动和散射特性、雷达-目标距离等的函数关系。在相同的雷达参数、雷达测量模式、目标运动和散射特性的情况下,提出以标量化后的稳态跟踪性能为准则选择不同距离上的波形,最后进行了数值实验。     

基于强跟踪滤波器的机动航天器跟踪定位

针对雷达测量跟踪有轨道机动的非合作航天器的定位和轨道计算问题,在EKF的基础上引入强跟踪滤波器,采用增广的航天器轨道动力学模型,估计推力加速度。在航天器进行轨道机动时,滤波器自身可完成对轨道机动的快速判断和检测,滤波过程无需额外的检测手段,通用性高,可适用于针对非合作空间目标的轨道计算和跟踪与定位。数值仿真表明,对雷达数据,轨道机动约10 s后即可检测出发生了轨道机,位置精度在几十m量级,速度精度在0.1 m/s量级。     

基于光速和多普勒频移的雷达探测距离修正方法

针对雷达脉压通道的目标距离在实际跟踪测量中偏差较大的问题,提出了一种基于光速和多普勒频移的雷达探测距离修正方法,并借助实际雷达检飞试验中目标的全球定位系统(GPS)数据,分析了修正前后的目标距离精度,验证了修正方法的有效性和正确性.     

基于后验数据辅助的雷达系统补偿方法

在警戒、精密跟踪雷达与逆合成孔径成像雷达中,准确地估计目标距离、速度和角度对目标捕获与跟踪至关重要。在实际的雷达系统中,由于实现电路的非理想性,生成的信号往往难以精确符合理论设计,导致目标距离、速度估计结果与理论真值存在不同程度的偏差;同时,雷达接收通道不可避免地存在由系统各部分相互耦合产生的幅相不一致性,对目标角度估计带来潜在影响,且常规补偿过程复杂,往往难以获得一套最优的补偿系数。本文结合某实际雷达系统,建立了典型目标参数估计方法的数学模型,理论分析了影响雷达目标参数估计结果的各类因素,提出了一种基于后验数据辅助的系统补偿方案,并通过实测数据与外场试验验证了方法的有效性。     

CS-LFMCW雷达角度信息提取及其精度影响因素

线性调频连续波（LFMCW）与圆锥扫描（cs）相结合的雷达体制,可在获得目标高分辨距离像的同时分别测得各个散射中心的角度信息,从而有利于对距离扩展目标的检测和识别。文中给出了圆锥扫描线性调频连续波（CS-LFMCW）雷达信号的形式,研究了角度信息提取方法,详细分析了噪声、天线旋转不稳定、泄漏、弹体旋转等非理想因素对角度信息提取精度的影响,并提出了相应的解决方法。仿真结果验证了分析的有效性。圆锥扫描线性调频连续波雷达具有距离分辨率高、结构简单、体积小、重量轻、能够获取角度信息等优点,因此在近距离、末制导雷达中有着广泛的应用前景。     

天线差斜率对测量雷达测角精度的影响

对于精密跟踪测量雷达,系统的威力和跟踪精度是天线设计时考虑的两个重点。在天线设计中,威力主要由天线的和增益保证,而精度主要是由雷达天线的归一化差斜率保证,即天线归一化差斜率是影响精密跟踪测量雷达测角精度的重要因素。文中着重阐述了差斜率的定义以及差斜率对系统精度的影响进行了分析;然后结合实际情况,分析了五喇叭馈源差斜率对系统精度的影响情况,最后提出了馈源优化的措施,并且检验了馈源优化后的系统角度随机误差,满足雷达设计要求。     

分布式MIMO雷达目标散射模型研究

针对当前分布式多输入多输出(MIMO)雷达目标散射模型的不足,提出了一种三维特体目标模型;在考虑点散射体电磁散射的方向性、遮蔽及收发天线方位角、俯仰角等因素的条件下,推导了目标静态雷达截面积(RCS)的计算公式和MIMO雷达信道的相关函数;同时,仿真分析了目标动态RCS的统计模型及其与收发天线双基地角的关系,以及MIMO雷达信道空间去相关的条件。仿真分析结果与RCS的经典统计模型、双基地RCS的经验结论以及单基地雷达回波信号去相关角度的经验值是吻合的,证实了模型的科学性和合理性。研究结果对分布式MIMO雷达的检测、跟踪和系统配置等研究具有参考价值。     

车载防撞雷达的大角度快速搜索方法研究

设计了一部具有远距离搜索和近距离、大角度搜索两种工作模式的车载防撞雷达,并且针对提高近距离、大角度搜索的速度,提出了宽波束收发和数字多波束(DBF)接收两种方案。首先描述了该车载防撞雷达的系统组成,之后又阐述两种方案的基本原理、实现方式以及探测指标,最后从天线口面利用率、测角精度、搜索时间和探测威力四个方面对两种方案进行对比。分析表明,DBF接收具有搜索速度快、测角精度高、探测距离远等优点,是车载防撞雷达大角度、快速搜索的有效解决方案。     

锥扫雷达角跟踪系统干扰效果分析

圆锥扫描雷达属于单目标跟踪雷达,其结构简单且具有一定的精度,因此广泛应用于火炮瞄准等许多设备中。基于圆锥扫描角度跟踪系统的工作特性,提出了对锥扫频率瞄准式干扰方法,分别针对锥扫频率瞄准误差为零和锥扫频率瞄准的一般情况展开讨论,并对其干扰效果进行分析。实验表明,这种干扰实施简便,效果较好,因此已经成为对圆锥扫描角跟踪系统进行干扰的主要方法。     

精测雷达低仰角测角误差规律的研究

对精测雷达低仰角测角误差规律进行研究,分析了精测雷达回波测量原理,并计算其天线差波束波瓣能量分布情况;研究雷达直射地物回波及地面遮挡对雷达跟踪目标的影响,并与传统多路径效应模型进行对比,得出传统多路径效应模型对雷达低仰角误差的影响并不是主要的;最后结合精测雷达对地物回波的实测数据得出雷达低仰角测角误差的真实变化规律。     

基于圆锥扫描的舰载卫星电视天线跟踪系统

介绍了一种新型船载卫星电视自动跟踪系统的组成、原理。其卫星稳定跟踪系统 ,采用的是捷联式的有源稳定跟踪平台 ,特点在于利用雷达圆锥扫描原理实现天线姿态稳定跟踪 ,从而降低了系统对天线稳定平台的精度要求 ,使系统可选用廉价的低精度微机械惯性传感器 ,实现了系统的低成本。     

一种新型高精度舰载雷达伺服控制系统的设计

给出了一种新型的舰载雷达数字伺服控制系统的设计,采用坐标变换技术在雷达天线的方位和俯仰轴上对船摇姿态角（横摇角R、纵摇角P和航向角H）进行角度实时补偿以达到稳定雷达天线的作用,控制系统采用了变速积分PID及非线性PID等新颖的控制算法。可满足雷达天线环扫、扇扫、扇扫自适应、定位跟踪及俯仰控制等技术要求,并给出了环扫、扇扫、扇扫自适应及定位跟踪等功能的实现方法以及性能测试结果。