2014年  3卷  第6期

论文
摘要:
无源定位系统利用民用辐射资源,具备静默探测的优势,为目前的研究热点之一。某些情况不能直接获取辐射源位置,这影响了该系统的应用,例如邻国民用调频台。该文提出了利用多辐射源匹配的定位方法,解决了未知辐射源定位的问题。仿真结果表明该方法计算量小,部分定位精度最好可达到1 m,对提高战术应用具有重要参考价值。 无源定位系统利用民用辐射资源,具备静默探测的优势,为目前的研究热点之一。某些情况不能直接获取辐射源位置,这影响了该系统的应用,例如邻国民用调频台。该文提出了利用多辐射源匹配的定位方法,解决了未知辐射源定位的问题。仿真结果表明该方法计算量小,部分定位精度最好可达到1 m,对提高战术应用具有重要参考价值。
摘要:
近些年无线局域网快速发展,覆盖范围增加,该文研究基于WiFi (Wireless Fidelity)信号的运动目标成像,扩展无源雷达的应用。首先探讨分析WiFi信号模糊函数特性,结果表明其具有良好的距离分辨率,可以用作无源雷达的外辐射源。然后采用分布式孔径,借助广义似然比估计理论进行成像,重建运动目标在2维空间的分布与速度,并分析了成像分辨率。仿真结果验证了给出的基于WiFi信号的无源雷达运动目标成像方法的有效性。 近些年无线局域网快速发展,覆盖范围增加,该文研究基于WiFi (Wireless Fidelity)信号的运动目标成像,扩展无源雷达的应用。首先探讨分析WiFi信号模糊函数特性,结果表明其具有良好的距离分辨率,可以用作无源雷达的外辐射源。然后采用分布式孔径,借助广义似然比估计理论进行成像,重建运动目标在2维空间的分布与速度,并分析了成像分辨率。仿真结果验证了给出的基于WiFi信号的无源雷达运动目标成像方法的有效性。
摘要:
为了提高无迹卡尔曼滤波(UKF)中误差协方差矩阵的估计精度,该文结合外辐射源雷达目标跟踪模型,提出了一种混合卡尔曼滤波(MKF)算法,首先通过UKF对目标状态进行一次后验估计,然后重新建立一个观测方程,把UKF滤波输出的状态估计值转化为新建观测方程的量测值,并通过线性卡尔曼滤波对状态进行二次最优估计。实验结果表明,与扩展卡尔曼滤波(EKF), UKF相比,MKF明显提高了外辐射源雷达目标跟踪的精度。 为了提高无迹卡尔曼滤波(UKF)中误差协方差矩阵的估计精度,该文结合外辐射源雷达目标跟踪模型,提出了一种混合卡尔曼滤波(MKF)算法,首先通过UKF对目标状态进行一次后验估计,然后重新建立一个观测方程,把UKF滤波输出的状态估计值转化为新建观测方程的量测值,并通过线性卡尔曼滤波对状态进行二次最优估计。实验结果表明,与扩展卡尔曼滤波(EKF), UKF相比,MKF明显提高了外辐射源雷达目标跟踪的精度。
摘要:
高频外辐射源雷达是典型的双基地雷达,双基地海杂波建模及仿真对于该雷达具有重要的研究价值。该文首先建立了双基地高频雷达一阶海杂波时域信号模型,并给出了详细推导过程。然后根据已建立的信号模型,提出一种采用带通滤波和希尔伯特变换仿真一阶海杂波的新方法。仿真结果验证了该信号模型及其仿真方法的有效性。 高频外辐射源雷达是典型的双基地雷达,双基地海杂波建模及仿真对于该雷达具有重要的研究价值。该文首先建立了双基地高频雷达一阶海杂波时域信号模型,并给出了详细推导过程。然后根据已建立的信号模型,提出一种采用带通滤波和希尔伯特变换仿真一阶海杂波的新方法。仿真结果验证了该信号模型及其仿真方法的有效性。
摘要:
归一化最小均方误差(NLMS)算法被广泛应用于无源相干定位(PCL)雷达系统的直达波和多径干扰对消。该文提出NLMS干扰对消器与雷达模糊函数结合可以等效为凹槽滤波器,该滤波器在雷达模糊函数平面中的零多普勒处产生一个凹槽。分析显示凹槽的宽度和深度与NLMS算法的步长密切相关。文章分析了凹槽对PCL雷达目标检测的影响,结果显示宽的凹槽会使PCL雷达系统的目标检测性能恶化。文章进一步提出了非均匀归一化最小均方误差(Non-uniform NLMS, NNLMS)算法,该算法能有效抑制具有多普勒频率的杂波,并且能有效降低雷达模糊函数的底噪。该算法引进了步长矩阵,利用该矩阵可以实现在不同的距离单元产生不同宽度的凹槽,每个距离门的凹槽宽度取决于杂波干扰的能量和多普勒频率。与传统NLMS相比,NNLMS算法可以实现更快的收敛速度,试验结果验证了该算法的有效性及优越性。 归一化最小均方误差(NLMS)算法被广泛应用于无源相干定位(PCL)雷达系统的直达波和多径干扰对消。该文提出NLMS干扰对消器与雷达模糊函数结合可以等效为凹槽滤波器,该滤波器在雷达模糊函数平面中的零多普勒处产生一个凹槽。分析显示凹槽的宽度和深度与NLMS算法的步长密切相关。文章分析了凹槽对PCL雷达目标检测的影响,结果显示宽的凹槽会使PCL雷达系统的目标检测性能恶化。文章进一步提出了非均匀归一化最小均方误差(Non-uniform NLMS, NNLMS)算法,该算法能有效抑制具有多普勒频率的杂波,并且能有效降低雷达模糊函数的底噪。该算法引进了步长矩阵,利用该矩阵可以实现在不同的距离单元产生不同宽度的凹槽,每个距离门的凹槽宽度取决于杂波干扰的能量和多普勒频率。与传统NLMS相比,NNLMS算法可以实现更快的收敛速度,试验结果验证了该算法的有效性及优越性。
摘要:
直达波及杂波抑制是外辐射源雷达目标信息提取的关键步骤之一。扩展杂波相消批处理(ECA-B)算法是一种有效的时域杂波抑制算法,但算法空间和时间复杂度极大,在处理多通道(或多波束)数据时尤是如此。结合图形处理器(GPU)数据吞吐量大、浮点运算能力强的优点,该文提出一种适用于GPU处理的多通道ECA-B时域杂波抑制并行算法。首先推导了多通道ECA-B算法的原理,避免了原算法分别对单通道进行单独处理的计算冗余问题。然后针对其中耗时最大的自相关矩阵计算,提出一种迭代计算方法,使时间和空间复杂度均降至常规方法的约1/K (K为杂波自由度)。最后给出了改进算法的GPU并行实现方案。仿真和实测结果验证了算法的准确性和实效性。 直达波及杂波抑制是外辐射源雷达目标信息提取的关键步骤之一。扩展杂波相消批处理(ECA-B)算法是一种有效的时域杂波抑制算法,但算法空间和时间复杂度极大,在处理多通道(或多波束)数据时尤是如此。结合图形处理器(GPU)数据吞吐量大、浮点运算能力强的优点,该文提出一种适用于GPU处理的多通道ECA-B时域杂波抑制并行算法。首先推导了多通道ECA-B算法的原理,避免了原算法分别对单通道进行单独处理的计算冗余问题。然后针对其中耗时最大的自相关矩阵计算,提出一种迭代计算方法,使时间和空间复杂度均降至常规方法的约1/K (K为杂波自由度)。最后给出了改进算法的GPU并行实现方案。仿真和实测结果验证了算法的准确性和实效性。
摘要:
该文提出了一种利用角度和多普勒频率的一发一收外辐射源定位体制,针对运动目标,给出了接收站的最优航迹规划。该文采用定位的位置误差(Geometrical Dilution Of Precision, GDOP)作为优化对象,具体分析2维目标定位的优化问题,通过一边估计目标一边优化接收站运动的方法,使用无迹卡尔曼滤波 (Unscented Kalman Filter, UKF)估计目标的位置和速度,以达到在定位的各个时刻能够得到最优的定位精度。仿真实验验证了该方法的有效性。 该文提出了一种利用角度和多普勒频率的一发一收外辐射源定位体制,针对运动目标,给出了接收站的最优航迹规划。该文采用定位的位置误差(Geometrical Dilution Of Precision, GDOP)作为优化对象,具体分析2维目标定位的优化问题,通过一边估计目标一边优化接收站运动的方法,使用无迹卡尔曼滤波 (Unscented Kalman Filter, UKF)估计目标的位置和速度,以达到在定位的各个时刻能够得到最优的定位精度。仿真实验验证了该方法的有效性。
摘要:
GNSS-BSAR 是一种利用导航卫星作为发射机的双基地SAR (BSAR)系统,具有系统代价低等特点,但是其图像分辨率差、信噪比低。结合我国现有的北斗导航卫星系统,该文提出了一种BSAR 多角度观测与数据处理方法,实现了对目标区域的多角度观测,共获取了26 种几何配置下的图像,并提出一种感兴趣区域融合方法生成了多融合图像。获得了较高质量的图像,证明了多角度融合是一种扩展GNSS-BSAR 遥感应用的有效途径。 GNSS-BSAR 是一种利用导航卫星作为发射机的双基地SAR (BSAR)系统,具有系统代价低等特点,但是其图像分辨率差、信噪比低。结合我国现有的北斗导航卫星系统,该文提出了一种BSAR 多角度观测与数据处理方法,实现了对目标区域的多角度观测,共获取了26 种几何配置下的图像,并提出一种感兴趣区域融合方法生成了多融合图像。获得了较高质量的图像,证明了多角度融合是一种扩展GNSS-BSAR 遥感应用的有效途径。
摘要:
GNSS 反射信号遥感技术(GNSS Reflectometry, GNSS-R)是外辐射源雷达遥感领域一项蓬勃发展的新兴遥感技术。该文从极化基础理论入手,对GNSS-R 遥感多极化问题进行较全面的讨论,分别完成圆极化(左旋、右旋)和线极化(垂直、水平)接收方式下地表反射率与介电常数隐函数关系式的推导,并通过地基GNSS-R 土壤湿度试验数据对公式合理性进行验证。该文的研究结论能够为GNSS-R 仿真分析、观测试验设计、建模方法研究、数据处理与校正等提供参考。 GNSS 反射信号遥感技术(GNSS Reflectometry, GNSS-R)是外辐射源雷达遥感领域一项蓬勃发展的新兴遥感技术。该文从极化基础理论入手,对GNSS-R 遥感多极化问题进行较全面的讨论,分别完成圆极化(左旋、右旋)和线极化(垂直、水平)接收方式下地表反射率与介电常数隐函数关系式的推导,并通过地基GNSS-R 土壤湿度试验数据对公式合理性进行验证。该文的研究结论能够为GNSS-R 仿真分析、观测试验设计、建模方法研究、数据处理与校正等提供参考。
摘要:
CDR (China Digital Radio)数字音频广播是我国自主研发的FM 频段(87-108 MHz)数字音频广播新标准,它兼容我国现有模拟FM 广播的频谱规划,能够满足我国FM 频段声音广播从模拟到数字平滑过渡的需求。该文从CDR 信号结构入手,重点探讨了基于该广播的外辐射源雷达信号特性及相关处理方法。首先分析其信号特性以及作为外辐射源雷达照射源的模糊函数特性;然后针对因循环前缀引起的模糊函数副峰、同步信号引起的多普勒模糊带以及信号频谱不连续导致的距离副峰对目标探测的不利影响,分别提出了相应的副峰抑制方法,并通过仿真验证了该方法的有效性。 CDR (China Digital Radio)数字音频广播是我国自主研发的FM 频段(87-108 MHz)数字音频广播新标准,它兼容我国现有模拟FM 广播的频谱规划,能够满足我国FM 频段声音广播从模拟到数字平滑过渡的需求。该文从CDR 信号结构入手,重点探讨了基于该广播的外辐射源雷达信号特性及相关处理方法。首先分析其信号特性以及作为外辐射源雷达照射源的模糊函数特性;然后针对因循环前缀引起的模糊函数副峰、同步信号引起的多普勒模糊带以及信号频谱不连续导致的距离副峰对目标探测的不利影响,分别提出了相应的副峰抑制方法,并通过仿真验证了该方法的有效性。
摘要:
空间目标监视雷达通常采用有源雷达,为了充分发挥无源雷达在空间目标监视中的本身优势,该文分析了利用卫星信号作为机会源的外辐射源雷达探测空间目标的可行性。首先,从可探测时间、直达波抑制等角度分析了利用卫星信号的外辐射源雷达能够较好地探测低轨目标。同时,仿真分析了卫星信号外辐射源雷达Ku 和L 波段空间目标双站横截面积(Radar Cross Section, RCS),为空间目标前向散射能量的选择提供基础。最后,研究了系统增益、积累时间、辐射源选择等系统关键参数,从关键参数的分析可以看出,利用同步卫星电视的外辐射源雷达系统规模相对较小。分析结果可以大大促进卫星外辐射源雷达探测空间目标的发展。 空间目标监视雷达通常采用有源雷达,为了充分发挥无源雷达在空间目标监视中的本身优势,该文分析了利用卫星信号作为机会源的外辐射源雷达探测空间目标的可行性。首先,从可探测时间、直达波抑制等角度分析了利用卫星信号的外辐射源雷达能够较好地探测低轨目标。同时,仿真分析了卫星信号外辐射源雷达Ku 和L 波段空间目标双站横截面积(Radar Cross Section, RCS),为空间目标前向散射能量的选择提供基础。最后,研究了系统增益、积累时间、辐射源选择等系统关键参数,从关键参数的分析可以看出,利用同步卫星电视的外辐射源雷达系统规模相对较小。分析结果可以大大促进卫星外辐射源雷达探测空间目标的发展。
摘要:
无源雷达是一种本身不发射电磁波,而是利用外部辐射源信号进行探测的雷达系统,具有隐蔽性好、抗电磁干扰、抗隐身技术等优点。为了实现可靠目标探测,通常先对回波信号进行杂波对消,然后计算剩余回波和参考信号的互模糊函数。在基于大带宽信号源、相干累积时间较长、多波束同时处理的无源雷达系统中,常规方法需要较大的计算量和存储空间,不利于实时实现。该文研究了基于最小均方误差(Minimum Mean Square Error, MMSE)准则的杂波对消算法与基于互模糊函数的相干累积检测算法之间内在数学关系,提出一种降低计算量和存储量的联合优化方法,给出了在NVIDIA CUDA(Computing Unified Device Architecture)平台上的实现,用实测结果论证了该文方法的高效性、实时性,并已应用于工程中。 无源雷达是一种本身不发射电磁波,而是利用外部辐射源信号进行探测的雷达系统,具有隐蔽性好、抗电磁干扰、抗隐身技术等优点。为了实现可靠目标探测,通常先对回波信号进行杂波对消,然后计算剩余回波和参考信号的互模糊函数。在基于大带宽信号源、相干累积时间较长、多波束同时处理的无源雷达系统中,常规方法需要较大的计算量和存储空间,不利于实时实现。该文研究了基于最小均方误差(Minimum Mean Square Error, MMSE)准则的杂波对消算法与基于互模糊函数的相干累积检测算法之间内在数学关系,提出一种降低计算量和存储量的联合优化方法,给出了在NVIDIA CUDA(Computing Unified Device Architecture)平台上的实现,用实测结果论证了该文方法的高效性、实时性,并已应用于工程中。
综述
摘要:
外辐射源雷达的研究和应用正朝着由单收发对向多收发对体制发展。作为该型雷达的一种重要机会照射源,新一代数字广播电视广泛采用单频(或同频)网覆盖方式,其内在决定了基于此的外辐射源雷达是分布式和网络化的。鉴于照射源单频网配置下外辐射源雷达不同寻常的工作和处理方式,该文归纳提出了单频网分布式外辐射源雷达的概念,阐述了该型雷达的主要特性以及所面临的核心问题,并就部分关键技术讨论了若干可供尝试的解决方案,结合原理实验结果展示了该型雷达的可行性,最后提出了集外辐射源雷达探测网的四网融合的概念并展望了其应用前景。 外辐射源雷达的研究和应用正朝着由单收发对向多收发对体制发展。作为该型雷达的一种重要机会照射源,新一代数字广播电视广泛采用单频(或同频)网覆盖方式,其内在决定了基于此的外辐射源雷达是分布式和网络化的。鉴于照射源单频网配置下外辐射源雷达不同寻常的工作和处理方式,该文归纳提出了单频网分布式外辐射源雷达的概念,阐述了该型雷达的主要特性以及所面临的核心问题,并就部分关键技术讨论了若干可供尝试的解决方案,结合原理实验结果展示了该型雷达的可行性,最后提出了集外辐射源雷达探测网的四网融合的概念并展望了其应用前景。