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一种兼顾不同目标速度的编码信号选取方法

海军工程大学学报 2007年第5期19卷 101-102,112页

作者：刘峰黄双华席泽敏海军工程大学电子工程学院武汉430033

分析了距离旁瓣抑制滤波器对编码信号的影响,提出了一种考虑目标运动条件下的编码信号综合选取方法。仿真结果表明,该方法与最优二进制码相比,对高速运动目标的检测有了较大改善。

关键词：运动目标相位编码信号雷达

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脉内调相脉间跳频信号的算法研究与实现

脉内调相脉间跳频信号的算法研究与实现

作者：吕红哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在拥挤的高频频段,可用的连续带宽比较窄,基于连续谱信号体制的高频雷达的生存能力受到严重威胁。为保证高频雷达在恶劣环境下正常工作,非连续谱雷达信号日益受到重视和研究。这种体制的雷达可以突破连续寂静频带的限制,只要在一定范围... 详细信息

在拥挤的高频频段,可用的连续带宽比较窄,基于连续谱信号体制的高频雷达的生存能力受到严重威胁。为保证高频雷达在恶劣环境下正常工作,非连续谱雷达信号日益受到重视和研究。这种体制的雷达可以突破连续寂静频带的限制,只要在一定范围内存在一定数量的非连续寂静窄频带,其总和满足信号带宽要求,就可以使雷达正常工作。雷达发射波形不仅决定了信号处理方法,而且直接影响系统的分辨力、测量精度以及抑制杂波能力等性能,因而它的设计和选择至关重要。针对不同信号体制,波形设计时所应考虑的侧重点也不同。本文所研究的脉内二相编码脉间准随机跳频信号是复合信号的一种,可以避开干扰频段,提高系统带宽,从而提高了距离分辨力。脉冲内部调相选用具有良好非周期自相关性能的编码还有利于距离旁瓣的抑制。本文首先介绍了脉内调相脉间跳频信号的表达形式和特点,并根据雷达系统的需求和参数设计的约束条件以及不同的编码形式进行了信号的设计。然后研究了对回波信号的处理方法。根据信号的跳频和编码特性,距离的处理可以用两种方法实现。跳频信号中载频的跳变会引起多普勒频率的变化,这对距离的处理产生影响,必须进行速度门的处理。接下来实现了几种伪随机码调制信号的模块以及提取速度距离信息的雷达信号处理模块,成果可用于实际的雷达系统。还根据实验获得的数据把不同信号的处理结果进行了对比。

关键词：高频雷达信号处理随机跳频相位编码信号

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机载MIMO SAR下视三维成像算法研究

机载MIMO SAR下视三维成像算法研究

作者：赵中天哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

由于传统的二维SAR有一些不足,例如在下视模式存在阴影效应等缺点,近年来,越来越多学者开始对阵列三维SAR成像技术进行研究。通过在跨航向放置一排阵列,将原来的距离-方位二维SAR成像变为距离-方位-跨航三维SAR成像。目前,针对阵列三维... 详细信息

由于传统的二维SAR有一些不足,例如在下视模式存在阴影效应等缺点,近年来,越来越多学者开始对阵列三维SAR成像技术进行研究。通过在跨航向放置一排阵列,将原来的距离-方位二维SAR成像变为距离-方位-跨航三维SAR成像。目前,针对阵列三维SAR成像模式的研究主要集中在三个方面,即稀疏阵列构型的设计、正交发射信号的选取以及三维SAR成像算法的研究。除此之外,三维SAR的运动补偿算法也在初步研究之中。本文针对上述问题,主要内容有:(1)介绍了SAR的三种工作模式,分析了SAR成像的工作原理。然后推导了在阵列为均匀线阵条件下的下视三维SAR的回波信号模型。并介绍了两种常用算法,通过比较两种算法得出了各自的优缺点。并通过对均匀阵列条件下的三维RD算法进行仿真,验证了其有效性。(2)研究了MIMO下视三维SAR成像系统。对MIMO SAR天线构型进行分析,说明了设计过程中需要考虑的因素,并介绍了两种常用的MIMO SAR线阵天线构型。对多种MIMO SAR成像正交信号进行介绍,对这几种正交信号分别进行分析,以相位编码信号为例,以正交性能为目标进行设计,得到影响其性能的因素。(3)研究了不同发射信号的MIMO下视三维SAR成像。介绍了时分信号以及正交相位编码信号在MIMO SAR三维成像中的应用。然后分别分析发射阵元在分别发射两种信号的情况下的回波信号模型。推导了在分别发射两种信号的情况下的等效相位中心误差补偿方法,并分析了两种情况下的成像处理方法。对基于两种发射信号进行MIMO SAR三维成像的方法进行验证。(4)研究了针对阵列三维SAR进行运动误差补偿的方法。在仿真中加入各种误差,分析各误差对三维点扩散函数的影响。介绍通过惯导系统进行运动补偿与通过对回波自适应处理进行运动补偿两种方法,分析了MD方法和PGA方法的优缺点,指出PGA方法无法补偿一阶相位误差的问题。并根据建立的运动误差模型来推导基于惯导系统与回波自适应方法的联合补偿算法。针对均匀线阵三维SAR成像运动补偿与MIMO SAR成像运动补偿应用本章的方法分别进行仿真验证。

关键词：三维SAR 运动补偿三维RD算法相位编码信号稀疏阵列

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雷达信号分析与仿真实现

雷达信号分析与仿真实现

作者：朱吉霞北京交通大学

学位级别：硕士

脉冲压缩和模糊函数是雷达信号中的关键技术。常规脉冲雷达为了增大雷达探测距离,在发射机峰值功率受到限制的情况下,通常采用增加发射脉冲宽度,提高平均功率的方法;而为了得到远距离的分辨力,就要求回波脉冲越窄越好,这两者是互相矛盾... 详细信息

脉冲压缩和模糊函数是雷达信号中的关键技术。常规脉冲雷达为了增大雷达探测距离,在发射机峰值功率受到限制的情况下,通常采用增加发射脉冲宽度,提高平均功率的方法;而为了得到远距离的分辨力,就要求回波脉冲越窄越好,这两者是互相矛盾的。脉冲压缩雷达能有效地解决常规脉冲雷达中增大探测距离与提高距离分辨力的矛盾,因而获得广泛的应用。模糊函数是雷达信号分析和设计的有力工具,它表示了雷达信号固有的分辨能力和杂波抑制能力。目前用于脉压的发射信号主要可以分为两大类：线性调频信号与相位编码信号。线性调频信号最容易产生,而且经过脉冲压缩的该信号具有较好的分辨力,所以线性调频信号被应用在大多数雷达雷达系统中。与线性调频信号相比,相位编码信号不容易产生,但其抗干扰性能好,因此该技术也受到雷达设计者越来越的关注。另外,通过对目标的检测来判定目标的位置、速度等相关信息是非常重要的,所以目标回波信号是研究雷达系统必不可少的。本文基于脉冲压缩和模糊函数的原理、特点,对线性调频信号、相位编码信号及目标回波信号进行了分析研究与仿真。首先以脉冲压缩技术理论为基础,分别仿真产生线性调频信号与相位编码信号的脉冲压缩信号,通过加不同的窗函数来抑制线性调频信号的旁瓣,并通过脉压波形分析比较相位编码码长的影响。然后模拟产生相位编码信号与线性调频信号的模糊函数,比较二者的抗噪声性能。接着分析仿真了点目标与多目标回波信号,以及加入杂波后对目标回波波形的影响。最后,用ADS软件,模拟产生线性调频信号、目标回波信号,并以线性调频信号作为发射源,检测在一定距离范围内的目标回波信号,并通过添加不同信噪比的噪声,来研究脉冲压缩技术分辨不同目标回波的能力。

关键词：脉冲压缩线性调频信号相位编码信号目标回波信号 ADS

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雷达抗干扰波形优化设计算法研究

雷达抗干扰波形优化设计算法研究

作者：靳若安西安电子科技大学

学位级别：硕士

雷达发射信号不仅决定了信号处理方法,而且直接影响系统威力、精度、分辨力和抗干扰性能等重要指标,因此雷达波形优化设计成为雷达系统最佳综合的重要内容。雷达的发射波形设计是以目标环境要求和目标信息要求为依据的,目标环境要求是... 详细信息

雷达发射信号不仅决定了信号处理方法,而且直接影响系统威力、精度、分辨力和抗干扰性能等重要指标,因此雷达波形优化设计成为雷达系统最佳综合的重要内容。雷达的发射波形设计是以目标环境要求和目标信息要求为依据的,目标环境要求是由该目标所在雷达的工作环境决定的,目标信息要求则是由雷达发射信号的信号类型决定。雷达波形优化设计的主要任务是根据战术要求对给定目标环境条件选择合适的信号,设定信号类型及相关参数,因此雷达波形优化设计算法研究成为了雷达应用中最为重要的一环。随着现在雷达的不断发展,雷达波形优化设计成为了越来越重要的一门课题研究,也是雷达系统的一个重要分支。本文首先介绍雷达常用波形的优化设计,其中包括线性调频信号、非线性调频信号和噪声调频信号等频率调制信号以及基于相位调制的相位编码信号产生原理,给出各类波形压低旁瓣的方法以及分析多普勒敏感性,并进行了相关的计算机仿真验证。然后本文重点介绍当干扰为灵巧转发式干扰时,干扰与信号的波形特征相同,需产生多组正交信号用于切换。相位编码信号码长较长对多普勒频率比较敏感,码长较短时可选择的正交相位编码信号也就相应的减少,故引入基于上、下调频产生的线性调频信号和基于正S和倒S调频曲线产生的非线性调频信号组成组成多组正交信号。然后提出一种基于遗传算法的雷达抗转发式干扰的脉压滤波器优化方法,适用于解决雷达发射信号与干扰信号不完全正交而引起的雷达正交发射信号抗干扰能力差的问题,使雷达具有更强的抗干扰能力,尤其是抗转发式干扰能力。最后以雷达的实际应用为背景,建立常用雷达波形及正交波形优化设计平台和雷达模拟源软件平台,将波形优化设计的产生、性能分析和数据产生封装一体,在界面中设定信号类型及相关参数,并设定需要的性能要求,得到满足实际需求的发射波形。常用雷达波形及正交波形优化设计平台界面主要是根据不同发射信号类型分成线性调频信号模块、非线性调频信号模块、相位编码模块、正交相位编码模块和噪声调频模块,作匹配滤波和失配滤波处理,并针对不同信号类型给出压低旁瓣的方法,分析多普勒敏感性给实际应用提供参考。而雷达模拟源软件平台界面则是从信号的系统结构出发,模拟在发射、接受场景下不同波形下在不同脉冲发射类型下多目标数据的产生,选择结构优良的信号模式,将抽象的算法和编程内嵌在形象具体的交互界面中,有效地完成雷达波形优化设计的主要任务。

关键词：波形优化设计相位编码信号抗干扰波形脉压滤波器

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基于相位编码的连续波MIMO雷达波形设计

基于相位编码的连续波MIMO雷达波形设计

作者：姬媛西安电子科技大学

学位级别：硕士

MIMO雷达,有多个发射天线和多个接收天线,因其好的波形分集能力和较高的发射自由度,已成为现在研究的热点。按照体制来分,可以将其分为脉冲波雷达和连续波雷达。调相连续波雷达具有大的时宽、低的截获性、较远的视距、更好的隐蔽性等特... 详细信息

MIMO雷达,有多个发射天线和多个接收天线,因其好的波形分集能力和较高的发射自由度,已成为现在研究的热点。按照体制来分,可以将其分为脉冲波雷达和连续波雷达。调相连续波雷达具有大的时宽、低的截获性、较远的视距、更好的隐蔽性等特点,使得其在现代战争中的作用日益突出。针对相位编码信号连续波雷达的波形设计,本文主要进行了正交波形的设计和部分正交波形的设计,其主要内容如下:第一部分对相位编码信号进行了介绍,首先介绍了常见的二相伪随机码,主要介绍了 m序列、Gold序列和Kasami序列,对其产生的方法进行了介绍并且说明了其主要性质,对这三种伪随机二相码进行了比较。对四相码信号进行了简单的介绍。对于基带相位编码信号来说,其在空间中进行传播是需要在发射端对其进行调制的,并且在接收端需要进行解调。本文还介绍了 BPSK信号的调制与解调方法和QPSK信号的调制与解调方法。第二部分研究了连续波雷达正交相位编码信号的设计。连续波雷达要求发射信号具有较长的码长,因此设计长的序列对于连续波雷达正交波形的设计具有重要意义。首先介绍了正交波形的概念和基本准则,其基本准则是降低信号的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平,提出了用遗传算法设计正交波形的思想。接着提出了设计码长较长的正交二相码信号的方法,其主要思想是将现有的伪随机二相码进行扩展并通过遗传算法对其优化。最后提出了设计任意长度的正交四相码信号的方法。第三部分研究了相位编码信号部分正交波形的设计,对二相码和四相码进行设计以实现发射部分正交波形的目的。其主要思想是设计发射信号的协方差矩阵。采用的主要手段是对发射信号自相关矩阵的均方根矩阵进行参数化,使得波束匹配模型的约束条件隐含在其中,将有约束的波束模型转化成无约束的波束模型,进而采用拟牛顿算法对无约束的非线性问题进行求解。最后将得到的高斯信号的协方差矩阵映射到BPSK、QPSK信号的协方差矩阵,最后得到BPSK、QPSK信号的发射方向图。

关键词： MIMO雷达连续波雷达相位编码信号发射波形设计

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MIMO雷达波形设计与优化研究

MIMO雷达波形设计与优化研究

作者：王娇河北工业大学

学位级别：硕士

MIMO雷达是雷达技术中的一项重大创新,与相控阵雷达相比具有更加优良的性能。这些优良性能的取得是由于MIMO雷达系统中采用了多个发射、接收天线,且各天线能够自由选择不同的雷达信号并发射正交波形。也正是由于这样的特性,使得各个天... 详细信息

MIMO雷达是雷达技术中的一项重大创新,与相控阵雷达相比具有更加优良的性能。这些优良性能的取得是由于MIMO雷达系统中采用了多个发射、接收天线,且各天线能够自由选择不同的雷达信号并发射正交波形。也正是由于这样的特性,使得各个天线发射的波形成为MIMO雷达性能的重要影响因素,因此设计出良好的发射波形对MIMO雷达系统具有重要意义。本文分析了正交波形的基本原理,展开了对相位编码MIMO雷达正交波形设计与优化问题的研究,详细内容如下:1、针对MIMO雷达多个发射天线之间存在波形相互干扰的问题,构造了一类零相关区周期互补序列集。所构造的ZCZ周期互补序列集中含有多个子集,因每个子集都可以构成一个零相关区序列集,从而能够使同一天线在不同时间发射的信号互不影响;同时,又因不同子集在同一位置处的子序列构成的序列集同样为零相关区序列集,从而使不同天线发射的信号在零相关区内互不影响。此外,该序列集中子集数、子集中子序列个数都可以灵活设置,使其在MIMO雷达系统中更加适用。通过实验验证了所构造的序列集能够很好的应用于MIMO雷达,对模糊图的分析表明本文构造的序列集在零相关区内具有良好的距离模糊函数。2、针对MIMO雷达发射正交波形的问题,提出一种改进的飞蛾扑火优化算法,应用此改进算法对相位编码信号集的相关性能进行优化,设计出近似正交的MIMO雷达发射信号集。在算法的改进方法中,增加火焰的搜索过程,使火焰不仅能够保存最优飞蛾位置还具有搜索最优解的功能。仿真实验结果表明,改进方法明显提高了飞蛾扑火优化算法的收敛速度和收敛精度,且优化得到MIMO雷达发射信号集具有较低的自相关旁瓣值和互相关值。3、将飞蛾扑火和差分进化算法进行结合,提出了一种应用于MIMO雷达正交波形优化问题的混合算法,利用此混合算法对MIMO雷达发射信号集的相关性能进行提高。该混合算法不仅具有MFO搜索范围较大、DE收敛速度快的优点,还能弥补MFO收敛速度慢、DE容易丧失解多样性的不足。通过实验表明混合算法在收敛速度和收敛精度上都得到明显提高,优化所得的MIMO雷达相位编码信号集整体具有较好的相关性能。

关键词： MIMO雷达正交波形相位编码信号零相关区优化算法

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MIMO雷达正交波形设计及目标方位估计

MIMO雷达正交波形设计及目标方位估计

作者：陶燕南京理工大学

学位级别：硕士

MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)雷达是目前雷达领域研究的热点。由于MIMO雷达发射相互正交的信号波形,所以正交波形的优化设计是其研究工作中的关键问题,波形设计的优劣直接决定着雷达系统的各项性能。本文主要围绕正交相位编... 详细信息

MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)雷达是目前雷达领域研究的热点。由于MIMO雷达发射相互正交的信号波形,所以正交波形的优化设计是其研究工作中的关键问题,波形设计的优劣直接决定着雷达系统的各项性能。本文主要围绕正交相位编码信号和正交多频信号进行了波形设计,同时研究了双基地MIMO雷达的角度估计问题。在此,本文主要的研究内容如下：1.介绍了集中式MIMO雷达的基本原理和特点,讨论了MIMO雷达的波形分类,并阐述了正交波形的优点及设计准则。2.研究了基于Hadamard矩阵的正交相位编码信号优化设计方法,利用Hadamard矩阵的正交特性,设计出的正交二相码和正交多相码不仅具有良好的相关性能而且具有零点偏移严格正交性,有利于改善雷达系统的杂波对消效果和角度测量精度。3.阐述了正交频分线性调频信号(OFDM-LFM)的产生方法及特性,对其模糊函数和互模糊函数进行了分析,得出了其互相关输出与参数设置的关系。研究了多载波相位编码信号的结构和编码方式,讨论了其自相关特性和频谱特性,并根据多载波相位编码信号的特点给出了利用遗传算法设计时遵循的准则及优化方法,最后结合互补序列集设计出了一组具有良好相关特性的正交多载波相位编码信号。4.分析了MIMO双基地雷达的系统模型,针对设计出的正交相位编码信号分别运用Capon算法和MUSIC算法实现了目标的角度联合估计,并在相同参数条件下对均匀线阵和非均匀稀疏线阵进行了对比。仿真结果表明,MUSIC算法较Capon算法估计精度更高,但是运算时间更长;在相同算法下,非均匀稀疏线阵比均匀线阵具有更好的角度估计精度,但空间谱起伏更大。

关键词： MIMO雷达正交波形设计相位编码信号 OFDM 多载波相位编码信号角度估计

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相位调制雷达信号的识别和参数估计

相位调制雷达信号的识别和参数估计

作者：李其文南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文研究了脉冲压缩雷达中常用的多相码信号、二相编码和四相编码信号的调制识别问题。针对于接收信号的调制方式可能是多种多样的,首先判断其是否为相位编码信号,然后对其进行细分识别,判断出是何种形式的相位编码信号。本文根据相位... 详细信息

本文研究了脉冲压缩雷达中常用的多相码信号、二相编码和四相编码信号的调制识别问题。针对于接收信号的调制方式可能是多种多样的,首先判断其是否为相位编码信号,然后对其进行细分识别,判断出是何种形式的相位编码信号。本文根据相位编码信号与其他类型调制方式信号之间瞬时频率的不同特征,利用相位展开算法、线性拟合和峰度系数得到了相位编码信号的归类识别方法。通过对多相码相位编码规律的详细分析和研究,总结出多相码信号经本文中提出的相关运算后,其结果表现出一种特殊的变化规律,并由此得到了基于DFT的多相码信号检测方法,为多相码信号识别提供了正确的前提,在低信噪比的情况下,也能获得良好的性能。在对基于累积量的二相编码和四相编码信号调制识别方法的详细分析过程中,发现以前算法判决方式的局限性,并由此得到一种改进的识别方法,有效地弥补了以前方法的不足。对于相位编码信号的识别方法,大多要求对码元宽度和码元同步的精确获知。本文结合Haar小波变换和线性拟合的方法,得到一种精确的、简单的码元宽度估计方法,并且进一步由小波变换后其结果模值极大值的分布规律,得到码元同步的一种方法。通过大量的仿真实验,验证了本文中相位编码信号调制识别的正确性和有效性,其中关于相位编码信号的归类识别、多相码信号的检测方法和改进的基于累积量的二相编码和四相编码信号的调制识别是有一定的现实参考意义的。

关键词：调制识别多相码信号检测相位编码信号码元宽度码元同步