2023年第1期文章目次

2023, 45(1):1-9.

[摘要](5052) [HTML](0) [PDF 16.16 M](177)

摘要:
文中分析了分布式构型多输入多输出(MIMO)雷达及其处理框架,并针对车载应用场景,结合超分辨测角算法给出了一套基于分布式MIMO雷达的成像、测速、跟踪处理流程。在此处理流程的基础上,文中创新性地提出了基于高斯混合概率假设密度(GM-PHD)跟踪算法的距离-角度-速度关联方案,并对GM-PHD算法进行了改进,增加了标签配对功能,同时实现了多维信息的快速关联和目标的航迹跟踪。最后,利用实测数据验证了相关算法的有效性和实用性,与单一雷达成像及跟踪结果对比并进行了详细分析,验证了分布式MIMO雷达具有更优的目标检测性能及目标跟踪效果。

2 基于子频带黎曼距离的海杂波背景下目标检测

赵彩霞，王茹琪，柏业超

2023, 45(1):10-17.

[摘要](4878) [HTML](0) [PDF 11.70 M](185)

摘要:
海杂波背景下的目标检测对军事和民用均具有重要意义,是雷达信号处理领域的研究热点与难点。传统广义似然比检测器在具有较强空间非均匀特性的海杂波中检测性能明显下降。文中提出基于子频带黎曼距离的检测器。首先,利用一组线性相位离散傅里叶变换调制滤波器将回波分解到不同子频带;随后,在每个子频带中,利用参考单元数据在Hermitian正定矩阵流形上的几何均值或几何中值估计杂波协方差矩阵,将待检测单元协方差矩阵与杂波协方差矩阵之间的黎曼距离作为检测统计量。基于仿真杂波数据和实测海杂波数据验证了所提方法可以有效提高海杂波背景下的目标检测性能。

3 基于短时FrFT的双基雷达舰船成像最优时间段选取方法

段　渝，杨青，李中余，龙　杰，武俊杰，杨建宇

2023, 45(1):18-25.

[摘要](4966) [HTML](0) [PDF 12.09 M](158)

摘要:
双基雷达系统因其拥有较好的隐蔽性、抗干扰性、灵活性而应用广泛。舰船目标由于受海情影响存在三维运动,瞬时投影平面容易反复叠加,使图像出现严重散焦,大大降低成像分辨率,因此选取最优的成像时间段成为逆合成孔径雷达(ISAR)成像研究领域的热门话题。在双基几何构型下,文中结合图像对比度评判指标,提出一种基于短时分数阶傅里叶变换(FrFT)时频分析的成像时间段选取方法,获得在不同阶次下的时频分析曲线信息,利用估计频率分布的概率密度函数(PDF)选取多普勒频率较平稳的连续时间段,通过最大化图像对比度确定阶次与成像时间段,自适应地获得最佳的成像结果。该方法为最优成像时刻与时间长度的选取提供解决方案,仿真实验结果论证了该成像方法的有效性。

4 一种基于改进A2DC的机载双基杂波谱补偿方法

秦庚泽，林　欣，黄鹏辉，许华健，张丙良，席沛丽，陈国忠

2023, 45(1):26-34.

[摘要](4866) [HTML](0) [PDF 14.78 M](137)

摘要:
机载双基预警雷达目标探测系统具有较高的安全性和稳健的探测性能,但其非理想探测构型会造成杂波的非平稳性。传统自适应角度多普勒补偿(A2DC)方法对每个距离门的杂波数据进行空-时两维谱中心的估计,能够有效地补偿双基杂波因复杂构型引入的非平稳误差。然而,当回波中有较强的目标干扰信号时,自适应角度多普勒补偿方法会错误地估计该距离门杂波信号的空-时中心频率,造成目标信号产生相消现象。针对该问题,文中提出一种基于改进的A2DC的双基杂波谱补偿方法。所提方法将自适应角度多普勒补偿和广义内积法相结合,在杂波非平稳误差初步补偿之后剔除含有“疑似目标”的非均匀距离样本;并用该距离门附近样本的杂波谱中心估计参数构成相应的补偿矩阵,对该距离单元杂波数据进行角度-多普勒域的谱误差精确补偿;最终根据双基杂波非平稳误差精细化补偿后的样本数据,实现地理杂波的有效抑制,且有效避免了动目标信号因空域相消导致信杂噪比严重降低的问题。机载双基雷达杂波抑制和动目标检测的仿真实验结果表明,所提方法在面对多目标信号干扰时具有优良的双基杂波距离依赖补偿效果,从而完成稳健的地理杂波对消和动目标信号的可靠探测。

5 基于两步法的海上目标智能检测方法

汪金波，张顺生

2023, 45(1):35-40.

[摘要](5042) [HTML](0) [PDF 9.03 M](114)

摘要:
传统的恒虚警(CFAR)检测器虽然在多数目标场景中具有不错的检测效果,但在强杂波背景下其检测性能会下降。基于深度学习的雷达目标检测方法可以提取深度特征用于目标检测,然而深度学习算法耗时长,很难应用于实际场景。针对上述问题,文中提出了一种基于深度神经网络的两步检测法实现海杂波背景下的目标检测。首先将雷达回波的距离-多普勒图以窗口滑动的方式截取小尺寸样本,通过全连接层网络(FCNN)进行初步检测,然后在检测区域截取更大尺寸的样本用以深度特征提取,通过多层卷积神经网络(CNN)区分目标与杂波,得到最终的检测结果。实验结果表明,与传统CFAR检测器和基于CNN的一步检测方法相比,文中所提方法保持较高检测概率的同时,能有效提升检测效率。

6 基于Chirp-z变换的低复杂度双基前视SAR扩展NLCS成像算法

刘　倩，海　宇，李俊奥，李中余，武俊杰，杨建宇

2023, 45(1):41-48.

[摘要](5133) [HTML](0) [PDF 12.17 M](145)

摘要:
双基合成孔径雷达(SAR)由于收发分置的特殊几何构型,具备对前视区域高分辨成像的优势,在精确制导、自主着陆、对敌打击等领域有着重要应用价值。但是双基前视SAR具有强回波二维耦合特性,成像算法需要的处理流程更为复杂。扩展非线性变标(ENLCS)算法虽然能够有效解决这种构型下空变的距离徙动(RCM)和多普勒参数问题,但在将雷达数据从回波域映射至图像域的过程中,会带来一定的数据量冗余,而且ENLCS的方位向处理流程过长,导致算法的数据量和存储成本大大增加,很难满足相关领域实时性的要求。为了降低ENLCS算法的运算复杂度与数据冗余度,提高算法实时成像处理的效率,文中通过在距离徙动校正(RCMC)过程中采用Chirp-z变换(CZT)结构实现无插值的Keystone变换(KT)降低运算复杂度,并在ENLCS均衡过程中加入线性因子显著降低数据映射过程中的冗余量,进一步对算法方位向处理过程加速。与原算法相比,总体运算量及耗时更低。仿真和实测数据的处理结果验证了算法的有效性和高时效性。

7 一种多雷达导弹预警方案动态推演评估方法

刘　林，王宏强，陶新龙

2023, 45(1):49-53.

[摘要](5027) [HTML](0) [PDF 4.40 M](144)

摘要:
面向多雷达导弹预警探测任务,提出一种探测方案动态推演评估方法,基于雷达探测模型、资源消耗模型,按照任务时序评估雷达状态、目标状态,生成相应的推演结论。文中给出了动态推演的具体实现步骤,介绍了方案动态评估的相关指标及其计算方法,所提出的方法已在工程中得到应用。

8 一种地面雷达数据估计星载SAR阵元间距方法

魏明山，刘光花，程忠健，李玉财

2023, 45(1):54-62.

[摘要](5107) [HTML](0) [PDF 42.59 M](252)

摘要:
对星载合成孔径雷达(SAR)卫星结构精细估计是空间态势感知的主要内容,阵元间距的估计更是关注的重点。针对星载SAR相控阵体制微带天线阵元间距估计问题,推导了利用雷达RCS数据进行阵元间距估计的公式,仿真了间距对RCS“环状”形状的影响,并通过电磁仿真和实测数据进行验证。开展了平面倾斜和阵列倾斜两种模型的数据比对分析,确定了两种模型对RCS的影响。采用S频段和X频段雷达实测数据,通过姿态转换实现了阵元间距的厘米级估计。数据分析表明,在多航迹下的估计精度误差小于5%,提高了空间态势感知能力。

9 基于MCMC的DOA估计及其在空域滤波中的应用

党　辉，侯　进，任东升，盛博莹

2023, 45(1):63-70.

[摘要](5033) [HTML](0) [PDF 6.99 M](116)

摘要:
针对传统算法在进行波达方向角估计时需要进行全空间的谱峰搜索,且依赖初始化迭代和插值的缺陷,设计了一种贝叶斯估计方法。首先,构建基于均匀圆阵的频域信号处理模型,提出了基于马尔科夫链蒙特卡罗进行波达方向角估计的方法,实现了无需初始化和插值的测向算法,且不需要进行全空间的谱峰搜索即可直接估计结果,同时推导了该模型下进行波达方向角估计的克拉美罗下界。在以测向结果为先验信息,同时设计了一种新的空域滤波增益模型。利用马尔科夫链蒙特卡罗算法对信号子空间进行解耦合,然后计算滤波器增益系数,以此实现空域滤波。最后在无线电设备搭建的真实环境中进行实验,验证了基于马尔科夫链蒙特卡罗算法进行阵列波达方向角估计和空域滤波的有效性,并且与其他模型相比要明显优于后者。

10 无人机载射频任务资源调度算法研究

马咏雪，薛　慧，邢文革，李　归

2023, 45(1):71-77.

[摘要](4927) [HTML](0) [PDF 7.75 M](146)

摘要:
资源调度技术是多功能系统实现多任务的核心关键技术之一。文中针对无人机载射频系统的多种任务类型,建立射频任务资源调度数学模型,给出评价指标,基于重要参数提出了三种资源调度算法。通过对三种资源调度算法进行仿真对比分析,总结各算法在不同场景下的适应性及其优缺点。结合实例说明基于复合函数的资源调度算法的有效性,为相关技术研究和工程实践提供参考。

11 GA-DE混合优化算法在双频非周期阵列波束综合中的应用

安　磊，韩国栋

2023, 45(1):78-84.

[摘要](5016) [HTML](0) [PDF 4.93 M](109)

摘要:
针对双频非周期阵列波束综合问题,提出了一种将遗传算法与差分进化算法结合的优化算法(GA-DE混合优化算法)。该优化算法在每轮迭代时先利用差分进化算法生成与遗传算法相同规模的种群,将该种群与原种群混合后保留适应度较好的个体,然后再由遗传算法进行迭代优化;同时对遗传算法的选择、交叉、变异算子做出改进,提升了算法的全局搜索能力和收敛速度。通过与其他算法对比验证,混合优化算法可以优化得到更优的副瓣电平和增益,仿真结果表明该算法具有良好的性能。利用混合优化算法在保证阵列增益的条件下,以降低峰值副瓣电平为目标优化Ku/ Ka双频混排标准化子阵和Ku/Ka双频混排整阵。优化后Ku和Ka整阵在扫描范围内最大峰值副瓣电平分别为-13. 10 dB 和-13. 13 dB,最小增益分别为44. 81 dB和44.58 dB,达到了指标要求,优化结果说明混合优化算法可以有效抑制非周期阵列栅瓣的出现和降低阵列的峰值副瓣电平。

12 基于多层结构的宽阻带SIW带通滤波器

周为荣，禹胜林，杨　杨，倪思思，魏志杰

2023, 45(1):85-90.

[摘要](5051) [HTML](0) [PDF 13.20 M](163)

摘要:
近年来,多层结构的基片集成波导(SIW)带通滤波器因其结构紧凑的优点得到研究者们的青睐,与此同时,阻带带宽窄的缺点又阻碍了滤波器的发展。为了提升滤波器的阻带性能,提出一种基于多层结构的宽阻带SIW带通滤波器。将滤波器的内外耦合窗口设置在模式的最弱电场处,从本质上抑制该模式。同时引入电磁混合耦合理论,分析特定模式的电磁分布情况,并根据HFSS软件提取的耦合系数设计耦合孔径的大小和位置,实现对特定模式的抑制。仿真结果显示可以完全抑制谐振频率低于TE303模以内的所有高次模。实际加工并测量了该滤波器,中心频率为5.9 GHz,相对带宽为2.54%,阻带可以延伸至17.42 GHz (2.95f0 ,f0为滤波器中心频率),且带外抑制优于28 dB,仿真和测量结果显示两者吻合度较好。与其他SIW 滤波器相比,该方法设计简单、带宽可调、阻带更宽,易于应用到实际的微波通信系统中,具有潜在的应用价值。

13 一种雷达电缆电气故障自动化检测装置

石　浩，杨　军，蒋敏玉

2023, 45(1):91-95.

[摘要](4879) [HTML](0) [PDF 15.80 M](147)

摘要:
在自动化维修检测中,雷达电缆以及转接电路的电气故障自动查询需求日益旺盛。对于批量大、信号接口数量多的电缆或转接电路,尤其需要优化检测手段。文中讨论了一种电气故障自动化检测装置,利用继电器组及其控制电路,通过反馈两位二进制数据真值表,实现了对待测电缆或转接电路的四个电气基本状态的定位。在有效定位故障的同时大幅节约了系统资源和时间,相对“遍历式”查询方法,该装置的设计更具备优势。然后,介绍该设备在某型雷达自动化维修设备上的应用情况。最后,讨论了该项技术尚需要改进的地方。

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