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恒模约束条件下基于ADMM的非规则平面阵列的波束综合方法

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恒模约束条件下基于ADMM的非规则平面阵列的波束综合方法

抗间歇采样转发干扰的发射波形与失配滤波器联合优化算法

2023年全国天线年会

作者：刘宇翔王成锐王佳怡张勤甘传惠子徐云学西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室

随着阵列天线应用领域的飞速发展,平面载体的形状越来越呈现不规则化。为了适应形状更为普遍的平面载体,继而使平面阵列天线得到更广泛的实际应用,对于不规则平面阵列的研究具有很大的实际意义。在本文中,将ADMM算法应用到非规则平面阵... 详细信息

随着阵列天线应用领域的飞速发展,平面载体的形状越来越呈现不规则化。为了适应形状更为普遍的平面载体,继而使平面阵列天线得到更广泛的实际应用,对于不规则平面阵列的研究具有很大的实际意义。在本文中,将ADMM算法应用到非规则平面阵列的波束综合问题中。在恒模约束条件下,仅对非规则平面阵列的阵元对应的激励相位进行迭代优化,实现了阵列天线在主瓣区域内波纹小于1dB的波束综合。

关键词：波束综合方法 ADMM 恒模约束非规则平面阵列

来源： cnki会议评论

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系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 1855-1866页

作者：刘茜戴奉周西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming,ISRJ)与发射信号之间具有强相关性,若在接收端采用匹配滤波处理则会产生多个数量可控的高逼真假目标,对雷达的检测性能具有极大的干扰。针对上述问题,提出了一种抗ISRJ的发射... 详细信息

间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming,ISRJ)与发射信号之间具有强相关性,若在接收端采用匹配滤波处理则会产生多个数量可控的高逼真假目标,对雷达的检测性能具有极大的干扰。针对上述问题,提出了一种抗ISRJ的发射波形和接收滤波器联合优化算法,将失配滤波体制下的信噪比(signal to noise ratio,SNR)损失、发射信号恒模约束以及滤波器能量约束考虑在内,以最小化干扰信号归一化脉压后峰值、失配滤波输出信号积分副主比以及输出干信比,并采用主分量最小化(majorization-minimization,MM)方法与平方迭代加速算法提高算法运行速度。仿真结果表明,与其他同类方法相比,所提算法能在保证可靠抗干扰性能的同时,极大缩短运行时间,具有较好的实时性。

关键词：间歇采样转发干扰失配滤波主分量最小化平方迭代方法恒模约束

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基于分式二次规划的互模糊函数赋形方法

雷达学报（中英文） 2024年第1期13卷 174-186页

作者：杨晨吴蕾杨威姜卫东刘永祥国防科技大学电子科学学院长沙410073 北京跟踪与通信技术研究所北京100094

在开展认知雷达波形设计时,由于发射波形与接收滤波器的非匹配体制,互模糊函数赋形相比传统模糊函数赋形优化自由度更高。该文针对强杂波条件下微弱运动目标检测问题,以最大化信干噪比为优化准则,提出了一种联合发射相位编码序列与接收... 详细信息

在开展认知雷达波形设计时,由于发射波形与接收滤波器的非匹配体制,互模糊函数赋形相比传统模糊函数赋形优化自由度更高。该文针对强杂波条件下微弱运动目标检测问题,以最大化信干噪比为优化准则,提出了一种联合发射相位编码序列与接收滤波器设计的互模糊函数赋形方法。在恒模约束下,优化问题被建模为二次分式规划形式;然后通过引入辅助变量,并利用共轭梯度法求解Stiefel流形空间上的最小化问题,非凸优化据此转化为恒模约束二次优化问题;通过交替循环和类幂迭代算法求得最优解。此外考虑到发射波形受硬件限制而难以实现严格恒模,该文构建了一种低峰均比约束二次优化问题模型,并利用最近邻向量法求得最优解。最后,不同参数下的仿真与实测数据实验表明,该文赋形方法相较于传统方法具有较高的信干噪比增益和收敛速度。

关键词：认知雷达波形设计互模糊函数信干噪比最大化恒模约束低峰均比约束

一种基于深度学习残差网络的模糊函数赋型方法

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雷达科学与技术 2024年

作者：肖相青王元恺胡进峰刘军钟凯赵紫薇李会勇电子科技大学电子科技大学长三角研究院(衢州) 中国电子科技集团公司第四十一研究所

基于模糊函数（Ambiguity Function，AF）赋型的恒模波形设计是雷达系统中的一项关键技术。该问题可构造为一个非线性的复四次问题（NP-hard）。现有的方法可分为两类：第一类方法通过松弛方式来求解该问题，但不可避免地会引入近似误... 详细信息

基于模糊函数（Ambiguity Function，AF）赋型的恒模波形设计是雷达系统中的一项关键技术。该问题可构造为一个非线性的复四次问题（NP-hard）。现有的方法可分为两类：第一类方法通过松弛方式来求解该问题，但不可避免地会引入近似误差；第二类方法直接求解该问题，但该类方法的参数选取较为困难。我们注意到深度神经网络是一个天然的非线性系统，与上述的非线性问题模型高度契合。因此，本文提出了一种基于深度学习残差网络的方法来对AF赋型，该方法不需要松弛操作以及复杂的参数选取。具体步骤为：（1）将该问题转化为一个无约束的相位优化问题；（2）将该无约束问题的非凸目标函数构造为网络的损失函数；（3）使用残差网络直接优化波形的相位。仿真结果表明，与文献[9]和文献[12]中的方法相比，所提方法的信干比（Signal-to-Interference Ratio，SIR）提高了70.47 dB和26.86 dB，并且有着更好的目标探测性能。

关键词：深度学习模糊函数残差网络恒模约束波形设计

一种多普勒容忍的抗间歇采样转发干扰恒模互补波形和接收滤波器联合设计方法

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雷达学报（中英文） 2022年第2期11卷 278-288页

作者：王福来庞晨殷加鹏李楠君李永祯王雪松国防科技大学电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室长沙410073 国防科技大学电子科学学院长沙410073

作为一种典型的相干干扰,间歇采样转发干扰利用欠采样原理,能够在雷达接收机产生多个高逼真假目标,使雷达对真实目标的检测失效。针对这一问题,该文提出了一种基于多普勒容忍的多脉冲互补序列和接收滤波器联合设计的抗间歇采样转发干扰... 详细信息

作为一种典型的相干干扰,间歇采样转发干扰利用欠采样原理,能够在雷达接收机产生多个高逼真假目标,使雷达对真实目标的检测失效。针对这一问题,该文提出了一种基于多普勒容忍的多脉冲互补序列和接收滤波器联合设计的抗间歇采样转发干扰方法。首先,考虑设计序列的多普勒容限,以最小化发射序列和接收滤波器模糊函数旁瓣能量以及干扰信号和接收滤波器模糊函数能量为优化指标,同时考虑了发射波形的恒模约束以及非匹配滤波体制的信噪比损失约束等。然后,提出了基于优化最小化方法的交替迭代优化算法解决所提出的非凸优化问题。最后,仿真实验表明,相比于传统方法,该文方法设计的收发序列具有更好的脉压旁瓣性能和抗间歇采样转发干扰性能,能够显著提升雷达在干扰场景下对运动目标的检测能力。

关键词：间歇采样转发干扰非匹配滤波互补序列恒模约束多普勒容忍

认知MIMO雷达发射波形与接收滤波器联合优化设计方法

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系统工程与电子技术 2023年第2期45卷 386-393页

作者：邱祥风姜卫东张新禹霍凯刘永祥国防科技大学电子科学学院湖南长沙410073

为了突破传统雷达的性能瓶颈,具有发射端自适应机制的认知雷达成为了研究热点,其中发射波形优化设计是认知雷达的核心组成。为了提升机载平台下对运动目标的检测能力,考虑了多输入多输出雷达中发射波形与接收滤波器的联合设计问题,并使... 详细信息

为了突破传统雷达的性能瓶颈,具有发射端自适应机制的认知雷达成为了研究热点,其中发射波形优化设计是认知雷达的核心组成。为了提升机载平台下对运动目标的检测能力,考虑了多输入多输出雷达中发射波形与接收滤波器的联合设计问题,并使用交替优化方法进行求解。在求解最优接收滤波器时,优化问题被建模为经典的广义瑞利熵问题,对此使用最小方差无失真响应方法进行求解以避免特征值分解运算。在设计最优发射波形时,在最大化信杂噪比的准则下建立目标函数,并引入工程常用的恒模约束条件,最终将波形设计问题建模成一个非凸的优化问题。对此,经典的求解方法是先使用近似手段松弛恒模约束,然后使用Charnes-Cooper变换进行求解。区别于经典方法,提出一种基于信杂噪比近似的优化算法以减少计算复杂度。实验结果表明,所提方法不仅具有更快的收敛速度,还可以实现更优的信杂噪比增益性能。

关键词：雷达波形接收滤波器恒模约束联合优化设计

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一种基于分布式孔径的雷达通信一体化波形设计方法

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雷达学报（中英文） 2023年第2期12卷 297-311页

作者：刘柳梁兴东李焱磊曾致远唐海波中国科学院空天信息创新研究院微波成像技术国家级重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。基于紧凑式阵列的一体化波形支持多方向目标探测和多用户通信,但面对主瓣内同方向不同距离的干扰和窃听行为时,存在抗主瓣干扰能力差、通信信息泄露等问题。因此,该文提出了一种基于分布式... 详细信息

雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。基于紧凑式阵列的一体化波形支持多方向目标探测和多用户通信,但面对主瓣内同方向不同距离的干扰和窃听行为时,存在抗主瓣干扰能力差、通信信息泄露等问题。因此,该文提出了一种基于分布式孔径的雷达通信一体化波形设计方法以操控波形在三维空间的分布。首先,根据近场信号传播模型建立波形合成约束,在指定位置合成所需的雷达和通信波形。然后,对各个子孔径增加恒模约束,构建以最小化发射功率为准则的一体化波形优化模型。由于模型的非凸性,采用交替投影算法进行迭代求解。仿真结果表明,该文所提方法在雷达目标和通信目标位置同时合成了期望波形,实现了三维空间波形操控。

关键词：雷达通信一体化分布式孔径三维空间操控波形合成恒模约束

恒模和相似性约束下机载MIMO雷达快速波形设计优化算法

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舰船电子对抗 2019年第6期42卷 45-52页

作者：童日武张剑云周青松国防科技大学

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达下视工作时面临强地杂波干扰的问题,考虑对发射波形和接收滤波器进行联合设计以进一步提高信干噪比(SINR)从而增强对地面动目标的检测性能。在波形设计阶段,以最大化SINR为指标,同时对波形施加恒模和相... 详细信息

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达下视工作时面临强地杂波干扰的问题,考虑对发射波形和接收滤波器进行联合设计以进一步提高信干噪比(SINR)从而增强对地面动目标的检测性能。在波形设计阶段,以最大化SINR为指标,同时对波形施加恒模和相似性约束,最后提出了一种快速迭代优化算法求解非凸联合优化问题。在性能评估阶段,通过数值实验证明了所提算法能够起到恒模和相似性约束效果,另外与现有算法对比具有更低的运算复杂度。

关键词：机载多输入多输出雷达杂波波形设计接收滤波器信干噪比恒模约束相似性约束

IRS辅助毫米波MIMO系统波束赋形优化的低复杂度方案

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信号处理 2022年第9期38卷 1965-1974页

作者：王长江傅友华南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 南京邮电大学射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室江苏南京210023

智能反射表面(intelligent reflective surface,IRS)被认为是无线通信网络的前景技术之一。然而由于IRS无源波束赋形优化受到本身所具有的非凸恒模约束,现有工作在IRS辅助的多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中的... 详细信息

智能反射表面(intelligent reflective surface,IRS)被认为是无线通信网络的前景技术之一。然而由于IRS无源波束赋形优化受到本身所具有的非凸恒模约束,现有工作在IRS辅助的多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中的研究只能得到次优解且具有较高的复杂度。本文考虑一个单用户IRS辅助通信的毫米波MIMO系统,为了最大化频谱效率,优化通信接入点AP(access point)端有源和IRS端无源波束赋形矩阵。首先将有源和无源波束赋形矩阵解耦,得到AP的最优有源波束赋形解,将IRS无源波束赋形设计问题推导为一个非凸二次约束二次规划(quadratically constrained quadratic programming,QCQP)问题;采用低复杂度的连续闭式解(successive closed form,SCF)算法求解IRS无源波束赋形矩阵,为了衡量SCF算法性能,分析对比了现有的最优分支界定(branch and bound,BnB)算法。仿真结果验证了SCF算法在IRS相移连续和离散时均能在较低复杂度达到较高的频谱效率性能。

关键词：智能反射表面无源波束赋形恒模约束连续闭式解分支界定