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准随机跳频信号最大旁瓣抑制及其神经网络实现

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电子与信息学报 2003年第8期25卷 1035-1041页

作者：位寅生刘永坦哈尔滨工业大学电子工程技术研究所哈尔滨150001

高频雷达工作在电磁环境十分恶劣的短波段,为避开干扰严重的频段,采用一种准随机跳频信号。这种信号经匹配处理后距离旁瓣很高,严重影响了雷达的性能。该文详细地分析了这种信号,提出一种距离旁瓣处理技术,并采用神经网络来实现优化计算... 详细信息

高频雷达工作在电磁环境十分恶劣的短波段,为避开干扰严重的频段,采用一种准随机跳频信号。这种信号经匹配处理后距离旁瓣很高,严重影响了雷达的性能。该文详细地分析了这种信号,提出一种距离旁瓣处理技术,并采用神经网络来实现优化计算.仿真表明算法具有较好的数值稳定性,能有效地抑制最大旁瓣。

关键词：随机跳频最大旁瓣抑制最小二乘神经网络高频雷达

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全随机跳频脉冲信号设计与处理

系统工程与电子技术 2014年第3期36卷 464-468页

作者：赵德华毛智能位寅生哈尔滨工业大学电子与信息工程学院黑龙江哈尔滨150001

对于高频雷达系统,通常很难找到一段连续可用的"寂静"频带,为了获得大的距离分辨带宽,可以离散地利用多段可用频带。然而,信号频谱的离散性会造成较高的距离旁瓣。所研究的全随机跳频脉冲信号,通过控制不同频率脉冲出现的概率可以获得... 详细信息

对于高频雷达系统,通常很难找到一段连续可用的"寂静"频带,为了获得大的距离分辨带宽,可以离散地利用多段可用频带。然而,信号频谱的离散性会造成较高的距离旁瓣。所研究的全随机跳频脉冲信号,通过控制不同频率脉冲出现的概率可以获得较低的距离旁瓣。研究了全随机跳频脉冲信号自相关函数的统计特性,并给出了可用频带连续及非连续两种情况下的信号设计方法。

关键词：随机跳频旁瓣抑制波形设计

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随机跳频信号设计与处理技术研究

随机跳频信号设计与处理技术研究

作者：彭江国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着雷达对抗技术的发展以及电磁空间越来越复杂,对雷达的低截获、抗干扰能力、探测能力等提出了越来越高的要求。为提高大时宽带宽积、高距离分辨雷达的抗干扰能力,要求跳频信号的频点能够随机地变化,为提高雷达的探测能力,要求信号的... 详细信息

随着雷达对抗技术的发展以及电磁空间越来越复杂,对雷达的低截获、抗干扰能力、探测能力等提出了越来越高的要求。为提高大时宽带宽积、高距离分辨雷达的抗干扰能力,要求跳频信号的频点能够随机地变化,为提高雷达的探测能力,要求信号的模糊函数距离维旁瓣足够低。本文主要是针对如何设计低旁瓣的随机跳频(Random Hopping Frequency,RHF)信号问题,展开了信号建模、论述分析、推导和仿真实验等工作,分别从波形设计和信号处理两方面研究了低旁瓣的实现方法。本文主要研究内容如下:首先简要介绍了雷达信号处理的相关理论,为文中接下来的工作做理论铺垫。然后介绍了几种常见大时宽带宽积信号的波形设计方法和处理方法,包括线性调频信号、步进频信号、非线性调频信号等,分析和比较了几种信号的优劣以及不同的应用场景。在以上基础上,阐述了RHF信号的优缺点,表明RHF信号的重要性和必要性,并建立了RHF信号的相关信号模型。对于低旁瓣距离模糊函数的随机跳频信号的波形设计问题,理论推导得出,距离模糊函数只和积累周期中脉冲串的频率集有关,而跟各载频的脉冲发射顺序无关。通过选择不同频率集可以得到不同距离模糊函数的跳频信号,因此在文章的第三章中首先使用传统的遗传算法来优化选择符合设定条件的频率集,首先设定一目标函数值,在算法中以此为收敛判断条件,经过若干遗传迭代后算法达到收敛,此时的频率集即为符合要求的脉冲串频率。在获得符合要求的频率集后分析该频率集的特点,发现经过排序后的频点分布基本符合“S”曲线分布。且设定条件越高,即距离峰值旁瓣幅值越低,频点分布与“S”曲线的拟合程度越高。接下来,根据频谱密度的经典窗函数反推得到频率分布曲线,此时的频率曲线即为“S”型频率曲线,然后将其在时间轴上等分为若干份,以此获得严格符合“S”曲线的RHF信号的频率集,进而得到RHF信号。通过Matlab仿真实验结果可知,该方法设计的RHF信号峰值距离旁瓣可以低至-40dB,不同的“S”曲线甚至可以达到更低的水平,对于雷达分辨力有很大的提高。最后分析和对比了两种波形设计方法的优点和缺点。为获得低旁瓣的RHF信号,除了通过波形设计的途径外,还可以通过旁瓣抑制的手段来达到降低距离旁瓣的目的。距离维的旁瓣处理关键就在于滤波器的设计,本文中通过改进的自适应迭代最小二乘算法来设计相应的滤波器,在积分旁瓣最小和峰值旁瓣最小两条准则下折衷选择,使回波信号经过该滤波器后达到距离旁瓣抑制的目的。在传统的最小二乘算法迭代过程中,门限值为一固定参数,不能根据上一时刻结果自适应调整门限参数,在本章中根据输出结果动态的调整算法门限,使算法更快的达到收敛条件。此方案不仅能有效的抑制RHF信号距离模糊函数的旁瓣,提升雷达对目标的分辨能力,而且具有易实现的特点,在一定程度上增强了宽带雷达的检测能力。

关键词：随机跳频信号设计遗传算法 “S”曲线旁瓣抑制最小二乘法

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基于神经网络的随机跳频信号旁瓣抑制算法

系统工程与电子技术 2004年第8期26卷 1125-1128页

作者：刘源许荣庆邓维波位寅生哈尔滨工业大学电子工程技术研究所黑龙江哈尔滨150001

为避开干扰严重的频段,高频雷达常采用随机跳频的方式进行信号传输,但其回波经常规匹配处理后的旁瓣很高,严重影响了雷达的性能。提出了一种基于连续Hopfield网络的最小二乘处理方法,它较好地抑制了距离旁瓣,提高了雷达在恶劣电磁环境... 详细信息

为避开干扰严重的频段,高频雷达常采用随机跳频的方式进行信号传输,但其回波经常规匹配处理后的旁瓣很高,严重影响了雷达的性能。提出了一种基于连续Hopfield网络的最小二乘处理方法,它较好地抑制了距离旁瓣,提高了雷达在恶劣电磁环境下的生存能力。同直接应用最小二乘相比,它具有更好的稳定性,能够更为有效地抑制随机跳频信号回波的距离旁瓣。

关键词：随机跳频 Hopfield网络旁瓣抑制最小二乘

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准随机跳频信号的二维处理

电子学报 2003年第6期31卷 801-804页

作者：位寅生刘永坦许荣庆哈尔滨工业大学电子工程技术研究所黑龙江哈尔滨150001

高频雷达工作的波段十分拥挤 ,因而可用的连续带宽比较窄 ,雷达获得距离分辨力极为有限 .为避开干扰频段能够提高系统带宽 ,本文采用了一种频带不连续的准随机跳频信号 .并根据信号的特点 ,系统地提出了该信号的二维信号处理方案 .仿真... 详细信息

高频雷达工作的波段十分拥挤 ,因而可用的连续带宽比较窄 ,雷达获得距离分辨力极为有限 .为避开干扰频段能够提高系统带宽 ,本文采用了一种频带不连续的准随机跳频信号 .并根据信号的特点 ,系统地提出了该信号的二维信号处理方案 .仿真表明 ,这种方案具有解距离速度模糊的能力 ,能有效地抑制最大距离旁瓣 ,较好地实现了距离速度二维分辨 .

关键词：随机跳频旁瓣抑制信号处理

基于PRT与频率联合调制的随机跳频雷达成像方法

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电光与控制 2024年第1期31卷 21-27页

作者：胡杰民滕俊鹏邹博杨旭浙江理工大学信息学院杭州310000 陆军航空兵研究所北京101000

随机跳频是一种抗干扰能力强、截获概率低的高性能的信号波形。然而,传统随机跳频信号对目标运动敏感,目标运动与频率调制相互耦合将在回波中引入相位高次项,导致距离像散焦。鉴于此,提出一种基于PRT与频率联合调制的随机跳频雷达成像方... 详细信息

随机跳频是一种抗干扰能力强、截获概率低的高性能的信号波形。然而,传统随机跳频信号对目标运动敏感,目标运动与频率调制相互耦合将在回波中引入相位高次项,导致距离像散焦。鉴于此,提出一种基于PRT与频率联合调制的随机跳频雷达成像方法,在常规随机跳频波形的基础上,通过改变脉冲重复周期消除了运动与频率的高次耦合项,再利用核函数相关法并结合FFT快速成像,成像过程避免了对目标速度的估计步骤,减小了计算量,有利于工程实现。利用仿真数据和实测数据对方法进行了验证,实验结果证明了方法的有效性。

关键词：雷达探测脉冲重复时间(PRT) 随机跳频高分辨距离像波形设计

高重频随机跳频雷达合成子孔径成像与低截获性能研究

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高重频随机跳频雷达合成子孔径成像与低截获性能研究

作者：张露湖南大学

学位级别：硕士

超/高超声速反舰导弹具有优良的突防及打击能力,是未来反舰导弹的重要发展方向。与传统的低重频瞬时带宽雷达以及低重频步进频率合成宽带雷达相比,高重频随机跳频合成宽带相参雷达具有更强的目标探测、低截获及抗干扰能力。将高重频随... 详细信息

超/高超声速反舰导弹具有优良的突防及打击能力,是未来反舰导弹的重要发展方向。与传统的低重频瞬时带宽雷达以及低重频步进频率合成宽带雷达相比,高重频随机跳频合成宽带相参雷达具有更强的目标探测、低截获及抗干扰能力。将高重频随机跳频雷达新体制应用于超/高超声速反舰导弹,可以有效解决导弹末制导过程中的目标探测、低截获及抗干扰问题。本文针对超/高超声速反舰导弹应用背景以及高重频随机跳频合成宽带新体制,针对长积累时间/大尺度跨采样单元距离走动/特殊距离—多卜勒偶合情况下距离—多卜勒二维成像,提出了基于亚像素级距离走动偏置的子孔径成像与基于像素级距离走动对齐的子孔径合成方法;针对新体制雷达“低截获”性能的评估,提出了基于制导雷达探测性能约束条件的低截获波形参数设计及低截获性能评估方法,并通过实验仿真对雷达的成像性能与低截获性能进行了有效评估。在子孔径成像方法中,通过惯导信息进行加速度补偿、通过平均跳频间隔确定合理的子孔径划分、将不同速度通道上散射体在积累时间内的距离走动分解为像素级与亚像素级两个部分、通过偏置的子孔径成像实现亚像素级距离走动校正、通过像素级距离走动对齐实现各子孔径图像的合成与相干积累。该方法有效解决了高超声速/长积累时间/随机跳频合成宽带情况下的高分辨距离—多卜勒二维成像。在低截获性能评估研究中,首先分析和指出了高重频随机跳频雷达实现低截获的基本原理,然后针对海杂波背景中的舰船目标探测,提出了低截获波形的参数设计方法;针对平方律积累检测,分析并提出了基于卡方检验的雷达目标探测性能与侦察截获性能的分析方法,给出了自由度足够大、P |P约束条件下非相参积累的等效输出信噪比增益与数据积累点数、偏置因子之间的关系,推导了其中的偏置因子的值;最后针对典型应用场景和典型参数设计,在给定的探测性能约束条件下,定量评估了新体制雷达的“低截获”性能。本文的实验研究结果表明:子孔径合成成像可以解决长积累时间/大尺度跨采样单元距离走动情况下的高分辨成像问题;高重频与随机跳频相结合,可以显著提高合成宽带雷达信号的低截获性能。

关键词：高重频随机跳频超/高超声速子孔径成像低截获能力

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脉内随机跳频探测干扰复用信号研究

脉内随机跳频探测干扰复用信号研究

作者：温帅中国舰船研究院

学位级别：硕士

由于海军传统水面舰雷达、电子战及通信系统独立工作,设备的信息融合度不高,部分装备重量重、体积大、雷达反射截面积宽,近年来新型水面舰逐渐开始使用综合射频系统,有效解决了平台上电子设备增加引起的各种问题,雷达、电子战及通信系... 详细信息

由于海军传统水面舰雷达、电子战及通信系统独立工作,设备的信息融合度不高,部分装备重量重、体积大、雷达反射截面积宽,近年来新型水面舰逐渐开始使用综合射频系统,有效解决了平台上电子设备增加引起的各种问题,雷达、电子战及通信系统基本实现硬件共享,如果能进一步实现信号共享,将完成真正意义上的探测、干扰、通信一体化。本文首先论述了随机跳频干扰作为探测干扰复用信号的合理性及可行性,设计了其与宽带干扰信号协同工作的波形架构。分析了该探测干扰复用信号的特性,确定了参数选取的准则,详细分析了跳频间隔选取的方法。其次探讨了该探测干扰复用信号的距离旁瓣问题,分别研究了基于IRLS算法的旁瓣抑制滤波器以及谱修正滤波器对距离旁瓣的抑制效果和造成的信噪比损失。分析了不同长度的IRLS旁瓣抑制滤波器的性能。针对谱修正滤波器信噪比损失过大的问题,引入了调整因子,将谱修正滤波器与匹配滤波器联系起来。分析了带有调整因子的谱修正滤波器性能的影响因素。并对IRLS旁瓣抑制滤波器和谱修正滤波器的性能作了比较。最后对舰载雷达进行了干扰功能仿真,对水面舰和反舰导弹进行了探测功能仿真,证实了该探测干扰复用信号的可行性及实用性。

关键词：随机跳频复用信号 IRLS 谱修正旁瓣抑制调整因子

高重频随机跳频合成宽带雷达高分辨二维距离－多普勒成像

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高重频随机跳频合成宽带雷达高分辨二维距离－多普勒成像

作者：吴潇天湖南大学

学位级别：硕士

为了提升合成宽带成像制导雷达在超/高超声速应用情况下的目标探测能力、低截获能力以及抗干扰能力,高重频随机跳频合成宽带波形已经开始应用。相对于常规的步进频率合成宽带体制,随机跳频合成宽带体制雷达回波中的距离-多普勒耦合效应... 详细信息

为了提升合成宽带成像制导雷达在超/高超声速应用情况下的目标探测能力、低截获能力以及抗干扰能力,高重频随机跳频合成宽带波形已经开始应用。相对于常规的步进频率合成宽带体制,随机跳频合成宽带体制雷达回波中的距离-多普勒耦合效应更加复杂,并且回波相位与目标距离、速度的关系是随机的、非线性的。在这种情况下,不管是距离方向的脉冲压缩处理还是速度/多普勒频率方向的波束锐化处理,都难以采用常规的离散傅里叶逆变换(IDFT)方法或快速傅里叶逆变换(IFFT)快速算法实现,并且常规在距离、多普勒两个方向上进行分维处理的方法也难以应用。因此,超/高超声速应用背景下高重频随机跳频合成宽带体制雷达的高质量成像方法及其快速算法实现是需要解决的重要问题。针对高质量成像问题,本文对单频及线性调频两种合成宽带体制,重新推导了在高重频随机跳频背景下目标回波和杂波信号的仿真模型,并用该仿真模型理论分析了回波中存在的特殊距离-多普勒耦合效应以及该特殊效应对成像结果的影响。为了解决该特殊效应,本文提出了基于广义二维匹配滤波以及多普勒前置处理的成像方法,该方法将多普勒波束锐化处理前置到每帧的脉冲压缩过程中,可以有效抑制高重频随机跳频合成宽带情况下的特殊距离-多普勒耦合效应。另外,针对随机跳频合成宽带成像存在的旁瓣效应,本文设计了有效的二维窗函数来抑制旁瓣效应、改善成像质量。针对上述成像算法的快速实现问题,本文对几种不同的随机跳频方式,结合数据获取流程,采用流水线并行处理方式等对原有的成像算法进行了优化。理论分析及仿真结果表明,经优化后的成像算法与广义二维匹配滤波方法具有相同的成像质量,但运算处理量大大降低,能够更好地满足实时成像需求。本文为超/高超声速应用情况下高重频随机跳频合成宽带体制雷达的高质量快速成像提供了一条可行的技术途径。

关键词：高重频随机跳频雷达成像超/高超声速