环境感知信息辅助的认知雷达波形参数智能选择

现代雷达往往需要在复杂多变的电磁环境中完成多种任务。如何提升雷达的智能化水平,使其能够适应环境变化和任务需求,已成为近年来备受关注的研究课题逐渐成为研究的重点。本文针对杂波环境下机动目标检测与跟踪的性能优化问题,提出了一种基于环境感知的雷达波形参数智能调度算法。基于最大信噪比准则和最小均方误差准则设计了奖励函数,并利用Q学习与深度Q学习网络进行了训练,通过雷达与环境的交互,充分利用环境中多帧杂波信息,可有效避免由于模糊导致的杂波遮蔽问题,提升目标信噪比和跟踪精度。机载雷达仿真实验结果表明,在杂波环境下对机动目标检测和跟踪过程中,本文提出的环境感知信息辅助的波形智能选择方案可获得比传统启发式算法更高的处理效率和更大的性能改善。      

基于恒虚警的高频雷达起伏目标检测算法研究

针对高频雷达目标检测过程中由于信噪比波动导致检测概率降低、跟踪丢失的问题,提出了基于高低双门限的关联检测算法。基于高频雷达相邻次扫描过程中目标运动信息的相关性,根据目标的速度、距离、方位等运动信息为目标建立关联区域,后续检测时在此关联区域内自动降低判决门限以提高检测概率。理论分析及实测数据表明,与常规恒虚警检测比较,关联检测算法在保持相同虚警概率的同时可获得更高的检测概率,从而有效提高高频雷达的检测和跟踪性能。     

机载预警雷达最小可检测速度试飞方法

最小可检测速度是机载预警雷达的一项重要战术指标,直接影响雷达低速目标检测和跟踪,应尽可能采用实际飞行试验方式进行检验。针对机载预警雷达最小可检测速度试飞问题,本文首先分析了雷达杂波频谱,进而明确了主杂波谱宽对速度盲区和最小可检测速度的影响关系。在此基础上,开展了最小可检测速度试飞航线设计,提出了平行航线和垂直航线两种方案,配试飞机与预警机分别按相互平行和垂直航线进行飞行,使得目标能够穿越雷达速度盲区,从而检验出雷达最小可检测速度。最后,给出了相关的仿真实验结果。     

基于角度测量的跟踪雷达方程

本文在跟踪雷达目标角度测量的基础上推导了跟踪雷达方程。笔者首先根据测角精度要求计算出回波最小SNR,然后根据最小SNR计算出雷达最大作用距离,证明其与天线有效孔径的3/4次方成正比,而非跟踪雷达方程建立在目标检测基础之上得出的与1/2次方成正比的结论。在典型测量精度条件下,基于测量的跟踪雷达方程得出的目标距离要小于基于检测的跟踪雷达方程,测量精度要求越高,跟踪雷达威力越近。本文针对相控阵体制,得出了天线波束扫描对跟踪距离的影响因子,即扫描角余弦的三次方。     

基于雷达点迹置信度统计的目标检测方法

低信噪比环境中对弱小目标的检测和跟踪已经在雷达数据处理领域中引起人们的广泛关注。检测前跟踪(TBD)方法对弱小目标的检测非常有效,其基本思想是为了避免恒虚警(CFAR)处理带来的信噪比损失,直接对原始数据进行检测。提出了点迹置信度方法对检测的原始数据进行量化,通过局部极值选取完成目标检测。     

一种新的雷达脉冲信号的非匹配检测算法

在电子侦察领域中，传统的雷达脉冲信号检测是基于包络检波的非匹配检测。为了提高在低信噪比条件下对雷达脉冲信号的检测概率和参数估计精度，文中提出了一种新的雷达脉冲信号的非匹配检测算法——极值序列分析法。该算法可在低信噪比条件下完成雷达脉冲信号的检测，然后对雷达脉冲信号的脉冲幅度、脉宽、到达时问、信噪比和载频等参数进行估计。仿真结果表明：极值序列分析法对雷达脉冲信号的检测概率高、参数测量精度高和处理速度快。     

PHD滤波器在多目标检测前跟踪中的应用

检测前跟踪(TBD)用于对低信噪比目标的雷达检测与跟踪.同时,传统的概率假设密度(PHD)滤波器是解决多目标跟踪问题的有效方法,但它不适用于多目标TBD问题.本文通过分析多目标跟踪问题中PHD滤波器的适用模型和假设,提出了针对TBD的“标准”多目标观测模型,并对噪声进行了“泊松化”,设计出一种能解决多目标TBD问题的P...     

天基雷达的几个基本问题

在分析雷达卫星-地球几何关系的基础上,给出天基雷达在搜索、跟踪和SAR模式下用功率孔径表示的雷达方程,进一步分析了主瓣杂波多普勒带宽与最小可检测速度的关系、距离模糊与脉冲重复频率的关系、波束主瓣地面面积与下视角的关系以及地球转动对地面回波多普勒频率的影响等方面的问题,得出的结论可以作为进一步研究天基雷达的基础。     

一种耦合检测和JPDA滤波的多目标跟踪算法

传统雷达信号处理中对目标的检测和跟踪是割裂处理的,通常为先检测后跟踪(DBT);当目标的信噪比较低时,检测过程中将出现大量的虚警及漏检,使得后继的跟踪算法失效。针对这一问题,在联合处理检测和跟踪方法的基础上,提出了一种耦合贝叶斯检测和联合概率数据关联(JPDA)滤波的多目标跟踪算法(JPDAF-BD)。JPDA滤波器将目标的位置分布信息反馈到贝叶斯检测器,继而贝叶斯检测器将该反馈作为先验信息用于检测判决。仿真结果表明,所提出的JPDAF-BD算法较之传统DBT体制下的多目标跟踪算法(JPDAF-NP)有显著的性能提升,可以实现更低信噪比下的多目标检测和跟踪。     

雷达与雷达网的目标检测威力模型

针对飞行器面临雷达网的威胁描述问题,研究了雷达目标检测威力模型。基于雷达方程、雷达系统参数和检测概率建立了雷达目标检测模型。该模型不仅可以用于描述单部雷达的目标检测威力,还可以推广到雷达网中,用于规划飞行器突破雷达网的航迹、突防成功概率和飞行器突防雷达网临界雷达散射截面积计算。     

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。     

一种改进相控阵雷达跟踪环路的方法

现代相控阵雷达具备灵活的多目标机电轴联合搜索跟踪能力,但在雷达实际应用中,当跟踪远距离低信噪比目标时,采用电轴或机电轴联合跟踪方式下的跟踪稳定性伺服角度闭环跟踪方式。本文对此问题进行了分析,通过在雷达数据处理中增加前置噪声滤波器与自适应前馈补偿模块,构建了改进的雷达跟踪闭环系统,通过对比实验,验证了改进系统能够明显提高多目标跟踪稳定性和跟踪精度。     

基于临空目标RCS预测的相控阵雷达资源自适应分配方法

针对相控阵雷达(PAR)探测临近空间高超声速目标(HGV)时雷达资源消耗过大、量测精度不高的问题,该文提出一种基于临空目标雷达截面积(RCS)预测的雷达资源自适应分配方法。该方法根据滑窗内目标状态与RCS信息,利用贝叶斯后验概率公式预测下一时刻目标RCS,并针对性地调整发射脉冲驻留时长,实现雷达资源的动态调整,使目标回波信号信噪比保持稳定,提高雷达跟踪性能。仿真实验表明,所提算法能较准确估计出目标RCS,进而自适应分配雷达资源,达到在不增加雷达资源消耗前提下提升跟踪精度的目的。     

基于多频信息融合的高频雷达目标检测

针对高频雷达面临的干扰严重、目标雷达散射截面(Radar Cross-Section, RCS)起伏等问题, 提出将靶场雷达中的多频探测技术引入高频雷达, 大幅降低了干扰和RCS起伏对雷达系统目标检测能力的制约, 同时提出了一种基于非相干积累的多频信息融合技术, 将多频点数据在速度域上进行非相干积累, 获得高信噪比, 进一步提升高频雷达目标检测能力.通过仿真和实测数据验证, 上述方法能够在原有信噪比基础上得到提升, 与理论值相近.证明该方法有效.     

Adaptive Doppler-Kalman filter for radar systems

Time-dependent Fourier transform plays an important role in radar signal analysis. The Doppler frequency carries information about the relative velocity of a moving target regarding the radar antenna. However, because the target movement may be very complex, with temporary high-intensity manoeuvres, the Doppler frequency must be estimated by using a window function. In order to minimise the estimation error, the window function width must be dependent on the target manoeuvre as well as on the signal-to-noise ratio. Here, a system consisting of a Doppler filter and a second-order Kalman filter, connected in an adaptive structure, has been proposed as an efficient solution to this problem. The proposed approach enables the window width adaptation, based on the estimates of target acceleration and signal-to-noise ratio, generated by an adaptive Kalman filter. Simulation results demonstrate the advantage of this structure compared to the fixed-width, window-based algorithms, giving acceptable results even for very bad signal-to-noise conditions.     

基于跟踪脉冲的MIMO雷达多目标微动特征提取

微动特征是空间目标识别的重要特征信息之一。然而,现有的多功能多输入多输出(Multi-Input Multi-Output, MIMO)雷达通常需要在完成目标搜索和跟踪任务之后为目标微动特征提取分配大量连续的时间资源,导致目标识别实时性能和雷达系统整体工作性能均不高。针对该问题,该文提出了一种基于跟踪脉冲的MIMO雷达多目标微动特征提取方法。首先依据各目标的方位信息对MIMO雷达发射波形进行设计,为不同方向目标同时发射跟踪脉冲;在此基础上,综合考虑目标微动特征提取性能以及目标跟踪性能的需求,对跟踪脉冲的发射时间序列进行优化设计;最后,直接利用窄带跟踪脉冲实现对不同方向目标微动特征的同时提取,无需再为目标微动特征提取分配额外的时间资源,有效提升目标识别实时性和雷达工作效率。仿真实验表明,在信噪比大于–10 dB时,所提方法能够实现多目标微动特征的准确提取,具有良好的有效性和鲁棒性。      

基于凸优化方法的认知雷达波形设计

针对认知雷达扩展目标检测的问题,提出了一种与目标散射特性相关的相位编码信号设计方法,利用半正定松弛将输出信噪比的优化问题松弛为一个凸优化问题,并利用一维交互迭代搜索逼近原问题的全局最优解。该方法具有收敛速度块、运算量小等优点,能够准确逼近全局最优解。     

卫星信标谐波干扰对跟踪接收机信噪比的影响分析

船载卫通站在跟踪圆极化星时,通过频谱监视单元,观察到信标信号附近定时出现干扰谐波,且此时跟踪接收机信噪比下降。针对该问题,提出一种信标频谱分析的方法,从原理上分析干扰谐波对接收机误差电压和信噪比的影响。结果表明:若干扰谐波满足特定频率时会影响误差电压的解调和信噪比值。结合该结论提出方案,降低了干扰对天线跟踪的影响,确保通信业务的正常。