TR—R^2多站雷达系统的近程应用分析与仿真

本文将宽带ＦＭＣＷ发射波形引入近程ＴＲ－Ｒ＾２多站雷达系统,利用ＦＭＣＷ雷达信号的高分辨率特点,分析了近程ＴＲ－Ｒ＾２系统的目标定位,提出了利用回波信号频谱估计细柱状目标长度的方法,并导出了计算目标长度的解析公式,速度矢量在目标探测与分析中,尤其是在近程目标的识别中具有重要的意义。本文首先分析了ＴＲ－Ｒ＾２系统中目标速度的测量方法并给出了算法公式。文中对系统性能进行了较全面的分析与仿真。     

TR-R2多站雷达系统的近程应用分析与仿真

本文将宽带ＦＭＣＷ发射波形引入近程ＴＲ－Ｒ＾２多站雷达系统，利用ＦＭＣＷ雷达信号的高分辨率特点，分析了近程ＴＲ－Ｒ＾２系统的目标定位，提出了利用回波信号频谱估计细柱状目标长度的方法，并导出了计算目标长度的解析公式，速度矢量在目标探测与分析中，尤其是在近程目标的识别中具有重要的意义。本文首先分析了ＴＲ－Ｒ＾２系统中目标速度的测量方法并给出了算法公式。文中对系统性能进行了较全面的分析与仿真。     

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法.首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题.仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求.     

多目标环境中的认知雷达跟踪方法

研究了多目标环境中的认知雷达目标跟踪问题,提出了一种基于波形优化和快速粒子滤波的多目标跟踪方法。在量测模型中,基于采样的接收数据建立量测方程,以克服多目标跟踪中的数据关联问题;在状态模型中,与量测模型相匹配,联合估计目标运动状态（位置、速度）和散射系数。为实现多目标跟踪和提高跟踪性能,从联合收发自适应处理角度出发设计跟踪算法和发射波形:1）接收自适应。由于量测数据的维数以及跟踪模型的非线性程度较高,为实现对多目标的有效跟踪以及降低跟踪算法的运算复杂度,采用改进的粒子滤波方法对目标状态进行实时估计;2）发射自适应。考虑到信噪比与跟踪性能关系以及量测模型的特点,基于最优信噪比准则实现了对发射波形的优化。仿真结果表明文中所提出的跟踪方法能够有效的跟踪上目标,且所设计的自适应波形的跟踪性能优于传统固定波形。      

速调管发射机射频信号频谱特性分析

发射信号频谱质量的好坏与雷达动目标探测性能高低密切相关.文中分析了脉冲调制波形前后沿抖动、电网谐波、速调管工作状态等方面因素,对发射机射频信号频谱质量产生的影响.同时,以一套速调管发射机为实验系统,进行实验分析和验证.以实验数据的形式,分别指出以上各种因素对发射系统射频功率频谱质量影响程度.对速调管发射机的工程应用,具有一定的指导意义.     

联合角度-时延-多普勒的分布式MIMO雷达运动目标定位代数解算法

对三维空间中联合角度、时延和多普勒频率的分布式MIMO雷达运动目标定位问题进行了研究,提出了一种新的目标位置和速度估计代数解算法。通过借助方位角和俯仰角测量,对时延和多普勒频率方程进行线性化处理,然后通过加权最小二乘解算目标的位置和速度。与现有基于多步骤加权最小二乘思想的定位算法相比,该算法无需引入冗余参数,仅需一步加权最小二乘即可实现目标定位,避免了步间误差传递,减少了定位所需的发射/接收单元数量,并且考虑了发射/接收单元位置-速度误差的影响,提高了算法对发射/接收单元位置-速度误差的稳健性。理论分析证明,该算法的定位误差可以达到克拉美罗界。仿真结果验证了该算法的有效性,以及相比于现有算法的优越性。     

基于矩阵分解的多输入多输出雷达解相关算法

多输入多输出(Multi-input Multi-output,MIMO)雷达的多发射正交波形自相关和互相关特性会影响目标参数估计的性能,完全正交的多组波形又很难获得,针对此,提出一种基于矩阵分解的双基地MIMO雷达多发射波形解相关算法,使不完全正交的多组波形解相关.本算法通过对多发射波形相关矩阵做矩阵分解和迭代运算,实现波形解相关.通过对收发角度联合估计精度的分析,验证了所提算法的可行性和有效性.     

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法。首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题。仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求。     

信号波形已知条件下多目标直接定位性能分析及其改进算法

相比传统"测向+位置估计"两步定位体制,以Weiss和Amar提出的目标直接定位技术具有精度高、分辨能力强等优点,并且便于利用信号波形信息.该文首先针对Weiss和Amar提出的信号波形已知条件下的多目标直接定位算法（称为Weiss-Amar算法）进行理论性能分析,证明了其参数估计的渐近一致性,推导了其参数估计的渐近方差,并指出当不同目标信号波形相关时会对算法性能产生较大影响.针对这一缺点,文中提出了信号波形已知条件下的改进型多目标直接定位算法,与Weiss-Amar算法不同的是,改进算法对全部目标的位置参数进行协同估计,并且通过交替投影迭代进行数值优化,能显著提高对相关信号的定位精度.最后文中推导了信号波形已知条件下多目标位置直接估计方差的克拉美罗界.仿真实验验证了文中理论分析的有效性和改进算法的优越性.     

针对机动目标跟踪的雷达发射波形选择

该文首先在交互多模型(Interacting Multiple Model, IMM)算法的框架下,选择常速模型和自适应加速度模型作为状态模型,以应对实际中非合作目标的非机动与机动状态,并将此算法称为自适应IMM算法。然后针对机动目标跟踪时,雷达发射波形的选择需要兼顾测距测速性能与多普勒容忍性的问题,提出将V型调频(V-Linear Frequency Modulated, V-LFM)信号作为发射波形。通过分析多脉冲线性调频信号,V-LFM信号和M序列3种信号对目标距离和速度估计性能的克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound, CRLB)与多普勒容忍性表明,V-LFM信号可以在较少多普勒容忍性损失的情况下,有效提升对目标距离和速度的估计精度。仿真结果表明:发射多脉冲V-LFM信号并采用自适应IMM算法,可以明显提高雷达系统的跟踪性能。     

Analysis of target tracking based on range difference measurement of multistatic radar system

An analysis is presented for target tracking with short range multistatic radar system in this paper. The velocity vector is introduced into the model to depict target motion more precisely. The system measurement equation is such constructed on the basis of range difference that make the tracking model independent of the transmitter position. Therefore the algorithm is very much suitable for the case that the transmitter is not fixed. Simulation results show that the algorithm has the advantages of fast tracking and small steady tracking errors, and can be used for tracking target in short range with multistatic radar system.     

Adaptive Polarized Waveform Design for Target Tracking Based on Sequential Bayesian Inference

In this paper, we develop an adaptive waveform design method for target tracking under a framework of sequential Bayesian inference. We employ polarization diversity to improve the tracking accuracy of a target in the presence of clutter. We use an array of electromagnetic (EM) vector sensors to fully exploit the polarization information of the reflected signal. We apply a sequential Monte Carlo method to track the target parameters, including target position, velocity, and scattering coefficients. This method has the advantage of being able to handle nonlinear and non-Gaussian state and measurement models. The measurements are the output of the sensor array; hence, the information about both the target and its environment is incorporated in the tracking process. We design a new criterion for selecting the optimal waveform one-step ahead based on a recursion of the posterior Cramer-Rao bound. We also derive an algorithm using Monte Carlo integration to compute this criterion and a suboptimal method that reduces the computation cost. Numerical examples demonstrate both the performance of the proposed tracking method and the advantage of the adaptive waveform design scheme.     

一种稳健的盲稀疏度压缩感知雷达目标参数估计方法

针对压缩感知雷达(Compressive Sensing Radar, CSR)在感知矩阵和目标信息矢量失配时距离-多普勒参数估计性能下降的问题,该文提出一种稳健的盲稀疏度CSR目标参数估计方法。首先建立了CSR系统模型失配时的距离-多普勒2维参数稀疏感知模型,推导了以最小化感知矩阵相干系数(Coherence of Sensing Matrix, CSM)为准则的波形优化目标函数。其次提出了一种新的盲稀疏度CSR目标参数估计方法,通过发射波形,系统模型失配误差和目标信息矢量的相互迭代,逐步校正系统感知矩阵,最终以较高精度估计目标距离-多普勒参数。与传统CSR目标参数估计方法相比,该方法显著降低了CSR系统距离-多普勒参数的估计误差,改善了CSR目标参数估计的准确性和鲁棒性。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

基于波形对比度最优的扩展动目标恒虚警检测

在太赫兹高分辨引信系统中,引信与目标的相对运动会引起高分辨距离像剧烈变形,从而严重影响目标的检测。针对太赫兹引信扩展目标检测问题,提出了一种基于波形对比度最优的扩展动目标恒虚警检测方法。该方法利用波形对比度最优准则来估计雷达与目标之间的相对运动速度,进而实现运动补偿和恒虚警率目标检测,从而显著提高了太赫兹引信的目标检测性能。该方法简单并且在低信噪比的情况下也能有很好的检测效果。仿真实验验证了所提方法的优点和有效性。     

基于波形自适应的认知雷达机动目标跟踪算法

从认知雷达的角度出发,综合考虑跟踪模型和波形选择,提出一种能够适应目标运动状态急剧变化的波形自适应机动目标跟踪算法。首先,将匀速运动模型和当前统计模型作为交互式多模型(IMM)的模型集,并结合贝叶斯理论提出一种时变转移概率的自适应IMM算法。然后,结合量测误差椭圆与目标状态预测误差椭圆正交理论,研究了基于基带脉冲波形模糊函数旋转的波形库实现方法并给出了波形自适应选择跟踪算法的具体步骤。仿真实验表明,所提算法能够适应目标不同加速度机动,雷达系统跟踪性能得到了较大幅度提升。     

多目标跟踪时的雷达波形调度问题

在目标跟踪领域,优化调度雷达波形能有效提高系统跟踪性能,但现有的方法均局限于单目标情况下的场景。针对多目标跟踪时的雷达波形调度问题展开了研究,首先给出了波形参数与观测误差协方差的关系,介绍了交互多模跟踪滤波算法,然后提出以滤波协方差矩阵的行列式作为对目标跟踪性能的度量标准,并从观测目标选择和波形参数优化两方面对波形调度问题进行了分析,最后结合IMM跟踪算法提出了多目标情况下雷达波形的最优调度方法。仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于凸优化方法的认知雷达低峰均比波形设计

为了提高雷达发射波形的检测性能,同时使发射机发挥其最大效能,以发射波形的低峰均比(PAR)为约束条件,该文提出了一种信号相关杂波背景下的认知雷达发射波形和接收机滤波器联合优化方法。首先,面向距离扩展目标检测问题,构建关于雷达输出信干噪比(SINR)的优化模型;然后将该模型转化为Rayleigh商形式,给出了接收机权值的解析表达式;在此基础上,通过半正定松弛,将关于发射波形半正定矩阵的非凸问题转化为凸问题,求得发射波形的最优矩阵解;最后,将秩1近似法和最近邻方法相结合,从最优矩阵解中提取出发射波形的最优向量解。该方法在给定PAR取值范围内可使波形的输出SINR达到最大,PAR=2时波形的SINR值与能量约束下优化波形的SINR值相同,并且比PAR=1时所得波形高出约0.5 dB。仿真结果验证了所提方法的有效性。      

Costas编码信号高分辨动态二维成像方法研究

Costas编码信号是一种对速度敏感的信号形式,在多目标的情况下,速度补偿不精确时,其较高的旁瓣会淹没较小的目标。论文针对Costas编码信号的这种特点,结合稀疏成份分析的方法,研究了一种高分辨的2维成像方法。该方法根据目标回波在距离-速度是2维稀疏的这一先验信息构造词典,引入波形熵作为信号稀疏性的度量函数,通过对推广的正则化FOCUSS算法进行改进,并采用卡尔曼滤波器进行状态预测,迭代寻找最优原子,实现了动态的距离和速度的高分辨。最后,通过仿真验证了这种方法的有效性,并对算法的容噪性和时效性进行了分析。     

发射机脉冲调制器的探讨

针对雷达发射机调试实践中存在的调制器脉冲波形问题，对磁控管发射机常采用的刚性调制器脉冲波形影响雷达性能及发射机可靠性的情况进行了分析与探讨，并结合实际，提出了调制器脉冲波形的改善途径及解决办法。