• 2014年第29卷第4期文章目次
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    • 雷达信号处理专刊前言

      2014, 29(4):483-485.

      摘要 (1339) HTML (0) PDF 382.39 K (3672) 评论 (0) 收藏

      摘要:近几年来"雷达系统出现了许多新体制"如无 源雷达'分布式雷达' MIMO雷达'超宽带合成孔 径及逆合成孔径雷达等(而在雷达发展中应用了 许多新技术"如相控阵技术'协同抗欺骗式干扰技 术'数字阵技术'一体化技术' OFDM技术'雷达的 组网技术'多传感器融合技术'自动检测和跟踪技 术以及信号处理新技术和提高可靠性的新技术等( 随着科学技术的不断发展"双)多基地雷达相控阵 雷达'毫米波雷达'合成孔径雷达' MIMO雷达等 将是主要发展的体制"分布式组网技术'数字阵技 术'多功能一体化技术'多传感器的综合化融合技 术将是主要发展方向( 本期专刊旨在收录国内雷达研究领域中具有 创新性和突破性的高水平研究成果"并展望雷达系 统发展的方向(本期专刊既有近年来雷达领域理 论成果的荟萃"也有一些雷达工程领域的新探索" 基本上能反映我国雷达技术发展的新情况'新进 展(本文从新体制雷达'雷达成像技术'雷达跟踪' 定位及抗干扰技术'气象雷达以及雷达工程技术E 个方面对本期专刊分类进行导读(

    • 无源双基地雷达广义相参检测性能分析

      2014, 29(4):486-495.

      摘要 (552) HTML (0) PDF 1.07 M (978) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了外辐射源发射信号的带宽未能准确已知时,无源双基地机会探测系统的广义 相参检测性能。首先构建了无源双基地雷达系统中双通道接收信号的模型,并给出了无源双 基地雷达恒虚警检测统计量的构造思路,然后推导得到了基于互模糊函数检测统计量的特征 函数、概率密度函数与检测概率及虚警概率的解析表达式,并详细分析了不同系统输入参数 条件下的相参检测性能。检测性能的分析表明,当目标回波信噪比大于-20 dB且直达波信噪比大于 5 dB时,就有可能检测到目标,而且采样信号带宽失配较小时的检测性能与带宽匹配时的检测性能 差别较小,相比于带宽匹配时的检测性能,采样信号带宽失配系数小于2时检测概率的恶化幅度均小于0.1。

    • 机载前视风切变检测气象雷达的研究进展

      2014, 29(4):496-507.

      摘要 (540) HTML (0) PDF 549.21 K (1777) 评论 (0) 收藏

      摘要:机载气象雷达是商业飞机强制安装的机载电子设备,可以称得上是“双眼 ”,它对于保障飞行安全具有举足轻重的作用。目前,机载气象雷达关键技术尚掌握在国外 生 产厂商手中。本文从机载气象雷达系统和机载气象雷达涉及的信号处理技术(包括降水目标 检测、湍流检测和低空风切变检测、地杂波抑制等)两个方面论述了机载气象雷达的发展历 程,指出了其中的关键技术和尚待解决的问题。最后,本文针对下一代具有增强型检测能力的 机载气象雷达系统及其相关技术进行了评述。

    • 复杂运动目标ISAR成像技术进展与展望

      2014, 29(4):508-515.

      摘要 (664) HTML (0) PDF 1.93 M (1499) 评论 (0) 收藏

      摘要:逆合成孔径雷达成像是宽带雷达实现目标信 息获取和精细描述的重要途径,但在成像过程中存在复杂运动导致散焦和成像分辨率不高两 个难题。针对目标复杂运动导致成像散焦问题,本文总结了微动对雷达波调制、进动目标成 像、 三维运动成像、分离部件成像等技术现状;针对成像分辨率不高问题,分析了多频段宽带回 波相参配准、融合成像等技术进展。本文介绍了雷达成像新技术,为解决上述两个难题带来 新的思路和途径,其中,雷达关联成像不依赖于雷达与目标的相对运动,可避免成像的复杂 运动补偿;太赫兹雷达成像容易实现大带宽和窄波束,获得目标精细雷达像。最后对新兴技 术的难点和发展趋势进行了展望。

    • 网络化雷达协同抗欺骗式干扰技术研究进展

      2014, 29(4):516-525.

      摘要 (506) HTML (0) PDF 681.43 K (2283) 评论 (0) 收藏

      摘要:网络化雷达在战场上可以构成全方位、立体化、多层次的战斗体系,因 此对欺骗式干扰对抗具有很大的优越性。本文首先简要介绍了网络化雷达概念,并分析了其 抗干扰优势。根据网络化雷达融合结构不同,将现有协同抗干扰方法分为数据级融合抗欺骗 式干扰和信号级融合抗欺骗式干扰两大类,其中,数据级融合方法进一步分类为点迹关联和 航迹关联两类。本文对各类方法进行了详细介绍,在此基础上,比较分析了数据级融合和信 号级融合两类方法的抗干扰性能及算法复杂度,为抗干扰措施的选择提供依据。最后,针对 现有方法中存在的问题,对网络化雷达协同抗欺骗式干扰的发展趋势进行展望,指出下一步 的研究方向。

    • 海面舰船目标ISAR最优成像时间选择算法

      2014, 29(4):526-532.

      摘要 (537) HTML (0) PDF 1.27 M (1146) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过分析高海情下海上舰船目标的三维摇摆对成像的影响,基于方差定义的 平均多普勒展宽概念,提出了一种逆合成孔径雷达(ISAR)最优成像时间选择算法。该算法根 据目标距离向先验信息估计出舰船的固有纵摇周期,利用该周期隔离微多普勒效应的干扰, 并为多普勒展宽曲线的平滑提供了可靠依据,使得算法整个过程无需人工干预。该算法易实 现且运算量较低,适用于实时应用。仿真和实测数据的处理结果表明,利用本文算法筛选出 的数据段获得了较理想的成像结果。

    • MIMO-SAR回波分离方法分析

      2014, 29(4):533-541.

      摘要 (657) HTML (0) PDF 1.37 M (1195) 评论 (0) 收藏

      摘要:MIMO-SAR(Multiple input multiple output synthetic aperture radar) 是近年来提出的一种新的SAR体制。通过多个发射天线和接收天线的组合,可以形成更多等 效相位中心,提高系统自由度,进一步扩展SAR的模式,提高其性能。但是,SAR回波对应分 布场景,匹配滤波后互相关噪声叠加,相互干扰造成图像下降,通常MIMO雷达中正交波形分 集方法在MIMO SAR体制中是无效的。因此,回波分离成为MIMO SAR实现的关键问题。本文 介 绍了MIMO SAR的工作原理及其应用,对目前已有的回波分离方法进行分析,指出其原理和 约束条件,最后针对回波分离问题,探讨了一些新的解决方法。

    • 机载MIMO雷达两级降维空时自适应处理方法

      2014, 29(4):542-548.

      摘要 (500) HTML (0) PDF 1.53 M (1060) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机载多输入多输出( Multiple-input multiple-output,MIMO)雷达杂波抑制问题,提 出一种两级降维空时自适应处理 方法。首先利用多普勒滤波对杂波信号进行时域降维处理;然后将空域发射 接收二维波束 形成权矢量重构为发射权矢量和接收权矢量Kronecker积形式,并将高维权矢量转化为两个 低维权矢量进行分别求解,最后进行权矢量合成。该算法能够有效降低训练样本数需求与运 算复杂度,在小样本条件下具有良好的杂波抑制性能,因此更具有实际应用价值。仿真结果 验证了算法的有效性。

    • 自适应门限GM-CPHD多目标跟踪算法

      2014, 29(4):549-554.

      摘要 (588) HTML (0) PDF 593.61 K (1253) 评论 (0) 收藏

      摘要:带有势估计的高斯混合概率假设密度滤波(GM-CPHD)作为一种杂 波环境下目标数可变的检测前跟踪方法,将复杂的多目标状态空间的运算转换为单目标状态 空间内的运算,有效避免了多目标跟踪中复杂的数据关联问题,但该方法的计算复杂度与观 测数的3次方成正比,在密集杂波情况下计算量十分巨大。针对该方法计算复杂度高的问题 ,提出利用一种最大似然自适应门限的快速算法,该算法首先利用自适应门限对观测进 行处理,然后仅利用处于门限内的有效观测进行GM-CPHD算法的更新步计算,大大降低了算 法的计算复杂度。实验结果证明,本文方法在有效降低计算复杂度的同时,在多目标跟踪效 果 方面与GM CPHD相当,优于GM-PHD滤波算法。

    • 机载聚束SAR图像定位精度研究

      2014, 29(4):555-561.

      摘要 (672) HTML (0) PDF 746.15 K (1013) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据机载聚束SAR成像几何关系及线性RD成像算法,对SAR图像的定位精度 进行了深入探讨。由于现有的惯性导航系统大多精度不高,并不能准确提供载机的真实运动 信息,利用这些参数进行成像处理会使目标偏离真实位置。本文主要分析惯性导航系统提供 的载机飞行参数对机载SAR定位精度的影响,建立定位方程并推导出定位误差解析公式。最 后对机载SAR图像定位精度进行仿真分析与实测数据处理验证,处理结果表明载机的视线方 向的速度误差和载机的位置误差是影响SAR图像定位精度主要因素。

    • 机动目标双基地ISAR越距离单元徙动校正算法

      2014, 29(4):562-569.

      摘要 (630) HTML (0) PDF 1.55 M (1420) 评论 (0) 收藏

      摘要:逆合成孔径雷达(Inverse syn thetic aperture radar, ISAR)使用距离多普勒算法成像时,当目标尺寸较大或转角过大 ,会发生越距离单元徙动(Migration through resolution cells, MTRC)现象,严重影 响 目标成像效果。基于双基地ISAR转台模型,针对成像的MTRC问题,对解线频调后的目标回波 进行研究,分析了机动目标MTRC的产生机理,并将匹配傅里叶变换(Match Fourier trans f orm, MFT)应用到MTRC的校正中,消除了快时间频率与慢时间的耦合项,有效解决了MTRC引 起的ISAR图像散焦问题。仿真结果表明,基于MFT的双基地ISAR MTRC校正算法能够有效校正 机动目标的距离徙动,提高ISAR成像质量。

    • 基于多核DSP的高分辨距离像运动补偿算法实现

      2014, 29(4):570-577.

      摘要 (840) HTML (0) PDF 1.19 M (1224) 评论 (0) 收藏

      摘要:弹载毫米波步进频率雷达能 够得到目标具有较高距离分辨率的一维距离像,但当运动目标相对雷达具有径向速度时,会 使 回波信号产生严重的偏移与畸变,故必须进行运动速度补偿。本文首先分析了步进频率雷达 高分辨距离像成像原理与目标运动速度对成像的影响,然后论述了一种基于正负调频法与最 大脉组求和法的二次速度估计算法,并在TMS320C6678多核DSP平台上提出了该算法的一种并 行实现方案,同时描述了该实现方案的任务分配、调度与核间通信过程。最后在多核DSP平 台上对1 000帧回波信号做算法测试。测试结果表明,基于多核DSP的运动补偿算法具有较高 的精度和良好的实时性。

    • 基于四元数和增广矩阵束的MIMO雷达角度估计算法

      2014, 29(4):578-583.

      摘要 (605) HTML (0) PDF 845.78 K (912) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过研究多输入多输出(Multiple input and multiple out, MIMO)雷达的角度估计算法,基于收发共址的十字阵MIMO雷达系统,将四元数理论应用到 MIMO雷达角度中,提出了一种新的参数估计算法。通过构造四元数模型,结合增广矩阵束( Matrix enhancement and matrix pencil, MEMP)方法构造增广矩阵,并证明该矩阵的秩 等于目标总数,且不受目标相干性的影响,结合ESPRIT算法实现了对MIMO相干目标的角度估 计。算法无需谱峰搜索,能够实现参数的自动配对,同时降低了运算复杂度。仿真实验进一 步验证了算法的有效性。

    • OFDM雷达信号源设计与实现

      2014, 29(4):584-589.

      摘要 (714) HTML (0) PDF 999.67 K (1034) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了验证正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplex,OFDM)信号雷达的可 行性,本 文在研究信号产生原理和波形设计方法的基础上,提出了一种基于现场可编程门阵列技术和 快速傅里叶变换算法的雷达信号实时产生方案。该方案采用数字可编程技术实现正交多载波 调制,信号参数和调制方式具有可重配置的特点,满足多种场合的应用要求。本文针对OFDM 信号产生的关键步骤展开讨论,并给出测试结果。外场试验验证了该方案的可行性。

    • 基于回波信号的环视SAR成像运动参数估计

      2014, 29(4):590-596.

      摘要 (502) HTML (0) PDF 1.25 M (1045) 评论 (0) 收藏

      摘要:环视合成孔径雷达(Circular-scanning SAR) 主要用于在 导弹精确末制导中进行景象匹配,而雷达的运动参数是实现精确制导的关键因素之一。运动 参数可以由GPS和IMU直接测得,也可以通过从实测数据中估计得出。由于环扫SAR雷达平台 具有运动速度快、非匀速运动和大斜视等特点,因此对多普勒参数估计精度要求比较高。而 由现有GPS和IMU测得的雷达运动参数由于具有较大误差一般很难满足成像精度要求,因此本 文将两者结合针对实际雷达和运动情况,对运动参数作了精确估计和运动补偿,以适应环扫S AR高分辨率成像和精确制导的要求。仿真数据处理的结果表明,该方法能准确地实现上述参 数估计,从而显著提高了环视SAR系统输出图像的质量。实测数据则证明了该方法具有很强 的实用性。

    • 一种参数自适应的“当前”统计Jerk模型

      2014, 29(4):597-602.

      摘要 (430) HTML (0) PDF 623.10 K (1610) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高度机动目标跟踪问题,通过理论分析指出了Jerk模型及其一些改进模型的不足,并借 鉴“当前”统计的思想,提出了一种参数自适应的Jerk模型(Adaptive parameter current statistic jerk model, APC-Jerk)。该模型通过新息向量的范数定义调整因子,以此 来对模型中的各参数进行自适应调整,增强了系统对突发机动的自适应跟踪能力,并对加速 度均值进行了修正,使之适合于一般运动形式。最后对本算法进行了仿真,结果表明,参数 自适应的“当前”统计Jerk模型较经典Jerk模型、“当前”统计Jerk模型及改进的“当前” 统计Jerk模型对强机动目标的跟踪精度有较大程度的提高。

    • 基于Otsu与海域统计特性的SAR图像海陆分割算法

      2014, 29(4):603-608.

      摘要 (619) HTML (0) PDF 1.70 M (1971) 评论 (0) 收藏

      摘要:合成孔径雷达图像海陆分割在海面目标检 测、海岸线提取等海洋应用方面具有重要的意义。针对合成孔径雷达图像的特点,本文了提 出粗阈值与精确阈值相结合的海陆分割算法,并提供了一套完整的海陆分割方案。首先 利用改进的Otsu法计算粗阈值,获得大致海域范围;然后根据海域统计特性近似高斯分布的 特点,在分析了高斯分布统计特性的基础上,结合粗阈值分割结果,提出了计算出精确的分 割阈值的方法,进而获得准确的海陆分割图像;最后通过去除杂散点进一步完善分割结果。 实验结果表明,本文提出的方法具有较高的处理精度和较快的处理速度。

    • 一种基于Tsallis熵的逆合成孔径雷达距离对准方法

      2014, 29(4):609-614.

      摘要 (499) HTML (0) PDF 2.64 M (1008) 评论 (0) 收藏

      摘要:距离对准是逆合成孔径雷达(ISAR) 成像处理中运动补偿的关键步骤,其对准质量影响最终的ISAR成像质量。在传统的基于Shan non熵的距离对准方法基础上,本文给出一种新的基于Tsallis熵的距离对准方法,即引入非 广延Tsallis熵,来衡量合成距离像的锐化度,并对距离平移量进行估计。详细分析了Tsall is熵的特性和用于距离对准的可行性,并通过仿真和实测数据,来验证基于Tsallis熵的距 离对准方法的性能。结果表明,相比基于Shannon熵的距离对准方法,基于Tsallis熵的距离 对准方法具有较好的抗噪声性能,并且可获得更好的距离对准效果。

    • 探地雷达品质因子Q值估计方法

      2014, 29(4):615-619.

      摘要 (799) HTML (0) PDF 620.12 K (1583) 评论 (0) 收藏

      摘要:实现了利用探地雷达直达波的包络峰值处瞬时频率来估计品质因子Q值的方法。地震理论 中的子波可以由4个参数:调制频率,子波的能量衰减因子,以及子波的幅度和相位来确定 。在水平层状介质中,设每层的Q值为常数 (即Q值和频率无关),从平面波的单程波 传播理论的频率域方程出发,借助包络峰值处瞬时频率的定义,经过公式推导可知,Q值由 包络峰值处的瞬时频率的变化,传播时间以及子波能量衰减因子共同确定,得到了利用探 地雷达垂直雷达剖面数据(Vertical radar profiling,VRP)资料直达波的包络峰值处瞬时频率来估计Q值的方法。利用理论合成的实验数 据以及野外实际数据对该算法的有效性和准确性进行了验证。

    • 基于实测数据的稀布阵雷达干扰方向估计

      2014, 29(4):620-624.

      摘要 (396) HTML (0) PDF 1.65 M (1607) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先对稀布阵雷达系统特点和副瓣性能进行分析,指出雷 达在远场和近场均可能存在各种干扰,而稀布阵雷达副瓣水平相对较差,故干扰方位指示功 能有其特殊性。然后结合稀布阵雷达工作特点,对其常规方向指示算法对多干扰定位的 局限性进行分析。最后提出采用聚焦波束结合特征值分解的方法对干扰方向进行估计的方案 。本文结合了实际近场静态数据及远场干扰源飞行数据对方案效果进行验证,取得良好的 效果。

    • 基于数字聚束技术的双基SAR PFA波前弯曲补偿算法

      2014, 29(4):625-630.

      摘要 (618) HTML (0) PDF 895.42 K (1073) 评论 (0) 收藏

      摘要:双基合成孔径雷达(Synthetic aperture radar, SAR)极坐标格式算法(Polar format a lgorithm, PFA)是基于平 面波前假设建立的,在聚焦过程中会引入波前弯曲误差,使聚焦图像出现空变几何失真和散 焦现象。因此,实际应用双基PFA时其有效成像场景的大小通常受到一定限制。本文提出了 一种基于数字聚束技术的双基PFA波前弯曲误差补偿新方法。该方法首先利用数字聚束预滤 波处理将原始的宽波束划分成多个对应不同子场景的窄波束,然后依次对窄波束数据进行补 偿和成像,最后再通过子场景拼接恢复全场景图像。理论和仿真结果表明该方法能够有效地 补偿波前弯曲误差,扩大双基PFA的有效场景聚焦范围。

    • 基于小波熵的辐射源指纹特征提取方法

      2014, 29(4):631-635.

      摘要 (892) HTML (0) PDF 1.76 M (1623) 评论 (0) 收藏

      摘要:在对辐射源信号进行小波分析的基础上,提出一种基于小波熵的辐射源指纹特征提取方法。 首先计算辐射源信号的功率谱,对功率谱进行连续小波变换,提取不同尺度下小波系数的熵 特征作为辐射源信号指纹特征。识别分类器采用概率神经网络,对20部手持机进行识别实验 ,并与传统矩形积分双谱进行对比。实验结果表明,该方法能够把辐射源信号的时频特性信 息通过小波系数的熵特征映射到特征向量中,从而实现对辐射源个体的有效识别,而且该特 征参数对噪声干扰不敏感,在信噪比为20 dB时,系统识别率达到95%以上,在信噪比为5 dB 时系统识别率仍优于80%,验证了所提方法的有效性。

    • 基于射频隐身的相控阵雷达搜索控制参量优化设计

      2014, 29(4):636-641.

      摘要 (514) HTML (0) PDF 1.08 M (1312) 评论 (0) 收藏

      摘要:机载雷达射频隐身技术对提高飞行器生存能力具有重要意义。 本文研究了机载相控阵雷达基于射频隐身的搜索控制参量优化设计。通过分析截获概率原理 ,给出了目标特征和雷达系统性能对驻留时间和波位间隔等搜索控制参量的影响关系,构建 了目标探测性能与隐身性能约束下的优化模型。仿真获得了满足隐身要求下相控阵雷达的最 优搜索控制参数。

    • 机载气象雷达充塞系数估计方法

      2014, 29(4):642-647.

      摘要 (609) HTML (0) PDF 540.98 K (1194) 评论 (0) 收藏

      摘要:机载气象雷达的基本任务是探测航路前方气象目标的位置和强度,而表征气象 目标强度的物理量是反射率因子,通常依据气象雷达方程来估计。当雷达载台位于高空、对 中远距离低高度的气象目标进行观测时,由于雷达波束的不完全充塞,反射率因子的估计值 会小于实际值,严重影响对目标危险等级的判别。本文将充塞系数引入气象雷达方程,提出 了一种基于雷达实时工作参数的充塞系数估算方法,并详细分析了不同系统参数下充塞系数 变化情况。仿真气象目标数据的处理结果表明,该方法能有效地提高反射率因子的估计精度。

    • 基于毫米波雷达和CCD摄像机信息的D-S融合方法

      2014, 29(4):648-653.

      摘要 (411) HTML (0) PDF 631.42 K (1117) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了毫米波雷达和CCD摄 像机两种传感器信息的D-S融合方法,论述了毫米波雷达信息采集、滤波、计算障碍物的距 离和方位及判别障碍物是否在无人地面平台ROI(Region of interested)内;CCD摄像机的信 息处理、分割和障碍物的宽度、高度和方位角的计算。通过建立坐标系和坐标系间的齐次变 换实现其空间配准。按D-S融合方法首先建立障碍物鉴别框架,通过实验确定它们对应于鉴 别框架中障碍物指数的基本概率分配值,再根据D-S证据方法的组合规则计算所有证据联合 作用下的融合结果,得到障碍物在无人地面平台ROI内的距离、方位和大小。在无人地面平 台ROI内进行验证,本文的研究成果可行,并且具有较好的鲁棒性。

    • 环境一号C卫星SAR闭环测试系统的设计与实现

      2014, 29(4):654-660.

      摘要 (1307) HTML (0) PDF 885.34 K (917) 评论 (0) 收藏

      摘要:环境一号C(HJ-1-C)卫星合成孔径雷达系统测试中,构建闭环测试 系统,模拟卫星星地信号传输过程,实现SAR系统成像功能、压缩方式和点目标特性的测试 。本文首先给出SAR回波信号的产生以及回波模拟器的物理实现,然后提 出在有线和无线两种方式下,利用回波模拟器构建SAR闭环测试系统的方法,最后给出基于 该闭环测试系统,对HJ-1-C SAR系统点目标性能指标测试结果。测试结果表明,该闭环测 试系统的构建,能够满足HJ-1-C SAR系统的测试需要。

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