箔条云干扰下的单目标恒虚警率检测研究

箔条云在扩散过程中随着时间变化会稀释和扩大,其回波特性会发生改变,被检测目标与箔条的相互位置关系也会影响雷达恒虚警检测。针对作战对抗过程中箔条干扰易造成雷达接收机阻塞干扰目标检测,检测概率迅速降低且易丢失目标贻误战机,通过详细分析箔条的扩散过程及信号频谱特性及其箔条云和目标的两种位置关系,利用恒虚警处理算法在噪声基底为10 dB和20 dB情况下对目标进行恒定虚警率检测研究。研究结果对改善飞机检测性能和抗虚警能力以及提高战场生存率具有积极作用。     

间歇采样转发假目标对CFAR检测影响分析

分析间歇采样转发形成的假目标干扰对雷达CFAR检测的影响和间歇采样转发假目标生成机理,给出间歇采样转发假目标产生方法。在此基础上,以雷达一次搜索周期内虚警、漏警造成的检测代价作为检测性能指标,分别分析单元平均恒虚警检测器、有序恒虚警检测器、剔除和平均恒虚警检测器在间歇采样转发假目标干扰下的检测代价。着重分析间歇采样转发干扰关键参数对检测代价的影响。仿真结果表明,间歇采样转发产生的多个假目标显著提高了雷达的检测代价,检测代价受转发占空比、转发功率的影响较大,而受转发频率影响较小。在三种恒虚警检测器的对比中,剔除和平均恒虚警检测器相对于另两种检测器的检测代价更大些。     

一种新的雷达恒虚警(CFAR) 处理器

如何维持雷达检测系统恒定的虚警率是现代雷达技术和信号处理技术中重要的问题之一。为使雷达检测系统在复杂的杂波环境中获得恒定的虚警率,就需要有高性能的恒虚警(CFAR)处理器。本文提出的新型CFAR 处理器选择一个与被检测距离单元的值相接近的均值来作为CFAR 的门限,从而使这种处理器具有能够及时反映外部杂波环境变化的自适应性;它硬件实现简单,具有很好的抗多目标效应、抗杂波边缘效应、抗大目标“吃”小目标效应以及降低(CFAR)损失的性能。     

基于增大虚警概率的干扰信号设计方法

为了对现代新体制雷达实施有效的干扰,提出了以增大虚警概率为目标的干扰信号设计原则,并以恒虚警处理为研究对象,运用该原则对干扰信号进行了分析,结果显示施加干扰后能够显著增大恒虚警处理器的虚警概率,使其不能维持在预先设计的低虚警率,表明了此干扰设计原则的有效性.     

集成时频特征的拖曳式诱饵存在性检测方法

拖曳式诱饵干扰为实现角度欺骗需要通过目标机动来形成导弹、目标、诱饵三角态势,弹目距离的接近以及三角几何关系的剧烈变化导致雷达接收回波中目标与诱饵的多普勒频率呈现时变非平稳特性。传统傅里叶分析方法无法反映频率分量随时间的变化情况,易导致谱线展宽和分辨力下降,使得基于频谱展宽的干扰检测具有很大的局限性。在分析诱饵干扰特点以及时频变化特性的基础上,将目标与干扰的回波分段近似为多分量线性调频模型,利用时频分析展现频率特征随时间的演变规律,采用WVD(Wigner-Ville distribution)与霍夫变换(Hough transform)相结合的方法检测接收回波中的多分量信号峰值,结合干扰特性设计阈值门限,实现了雷达波束内拖曳式诱饵干扰的存在性检测判决。末制导典型场景下的仿真实验验证了方法的有效性。     

密集多假目标干扰对CFAR检测影响分析

分析了密集多假目标干扰对雷达CFAR检测的影响.首先介绍了密集多假目标产生机理,给出了3种不同功率调制方式的密集多假目标干扰产生方法,在此基础上,以雷达一次搜索周期内虚警、漏警造成的检测代价作为检测性能指标,分别分析了单元平均恒虚警检测器、有序恒虚警检测器、剔除和平均恒虚警检测器在3种密集多假目标干扰方式下的检测代价.仿真结果表明:密集多假目标干扰环境下,检测代价受假目标间距影响明显,受假目标干扰功率影响较小,雷达采用单元平均恒虚警检测器付出的检测代价较采用有序恒虚警检测器、剔除和平均恒虚警检测器付出的检测代价小.     

面向数字射频存储的雷达欺骗干扰检测方法

基于数字射频存储(digital radio frequency memory,DRFM)技术的转发式欺骗干扰与真实雷达回波高度相干,这导致雷达难以分辨真假目标。针对该问题,提出一种基于Hough变换的DRFM欺骗干扰检测方法。建立基于线性调频的干扰信号模型,分析其谐波分量的频谱特性,采用短时傅里叶变换和二维恒虚警率检测器对干扰信号进行特征提取,并利用Hough变换完成欺骗干扰检测。所提方法是基于DRFM欺骗干扰本身的特征,不依赖于先验信息与应用场景,计算复杂度低,且在低信噪比条件下具有良好的检测性能。计算机仿真实验验证了方法的有效性。     

基于子阵的频控阵自适应波束形成算法

针对经典的最小方差无畸变响应波束形成器应用在FDA-BFF(Frequency Diverse Array Based On Frequency Filter,FDA-BFF)及FDA-MIMO(Frequency Diverse Array Multiple-Input Multiple-Output,FDA-MIMO)接收机结构时,当阵元数较大或干扰与目标角度维接近时波束主瓣会产生峰值畸变或偏移,波束形成器输出性能下降,无法有效确定目标位置的问题,提出了基于双边小方差无畸变响应的子阵频控阵波束形成算法。该算法将一维均匀线性阵列划分为两个采用不同非线性频偏的中心对称子阵结构,在目标位置形成点状波束,对传统频偏固定的频控阵方向图中的距离-角度实现解耦。之后,通过双边小方差无畸变响应算法中求解克罗内克积的方式降低了算法计算量。仿真验证表明,阵元数较大时该算法在目标位置处形成点状波束的同时,可以有效抑制角度维不可分的干扰。     

GNSS双接收机抗欺骗技术

欺骗干扰能使目标接收机得出错误的位置、时间结果,是GNSS应用安全性的一个严重威胁。提出一种利用两个接收机伪距测量值单差的抗欺骗方法,利用方差分析技术推导基于伪距单差的欺骗信号最优检测量,并分析检测量的统计特性。经分析,接收机噪声、接收机基线长度和卫星个数等参数对检测性能的影响较大;在接收机噪声和卫星个数未知的情况下,可以通过增大接收机基线长度来提高检测性能。仿真结果表明,当接收机间的基线长度为10 m时,0.01虚警概率下,欺骗信号的检测概率可达98%。     

点-航迹质量评估的联合目标检测跟踪方法

针对复杂背景下微弱目标的检测和跟踪问题,提出了一种基于点-航迹质量评估的动态规划方法。该方法在雷达传统的检测跟踪结构的基础上,结合雷达真实目标回波特性和目标的运动规律,在单周期内,根据目标的回波特性提出点迹质量的概念,在进行点迹凝聚处理的同时计算点迹质量的大小;在多周期间,根据目标的运动规律对目标的位置进行外推估计,根据估计值与量测值之间的欧式距离和方位差设计一个置信因子并结合点迹质量来改进航迹指标函数。仿真验证结果表明,该方法能够有效地消除伪航迹,计算量较小,能够提高复杂背景下雷达对微弱目标的检测和跟踪性能,并且结构简单,在工程上易于实现。     

频域加权LQR控制器改进设计

基于线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)控制方法,设计一种频域加权LQR控制器;通过对其常用滤波器进行改进,提出一种新型滤波器设计思路。当振源频率低于执行器下限响应频率,导致执行器输出减小时,通过改变滤波器参数、增大低频部分权重及控制力,可提高低于执行器响应下限频段的控制性能。仿真结果表明,频域加权的方法可以提升LQR控制器在特定频域下的控制性能;基于新型滤波器的改进频域加权LQR控制器与未改进前相比,下限响应频率之外的控制性能得到进一步提升。     

差分跳频码性能检验研究

差分跳频是一种新的扩展频谱通信技术.在介绍差分跳频基本原理的基础上,将差分跳频的频率跳变过程建模成齐次马尔可夫链.分析了G函数的功能,重点讨论了差分跳频码性能的检验方法,包括不可约性、频隙滞留、均匀性和随机性检验,其中频隙滞留是首次提出应用于差分跳频码性能的检验.这些检验方法对于差分跳频G函数的设计具有一定的指导意义.     

海水中超低频电磁波传播特性

利用电磁波传播所满足的麦克斯韦方程组,研究了超低频电磁波在海水中、海气界面和跃层界面的传播特性,为超低频雷达通过探测海洋内波引起的电导率的扰动进而判断海洋内波的存在提供理论依据。     

桅杆首阶固有频率控制与构形设计

基于Timoshenko梁理论,提出筒形桅杆首阶固有频率控制设计原理。依据该原理,采用Transfer matrix算法,研究了直壁式、外凸式及双曲式三种构形的桅杆首阶固有频率的变化规律,发现在桅杆高度、质量、顶部及底部截面边长相同的情况下,外凸式构形具有最大的首阶固有频率值。     

利用对比度最优准则的压控振荡器调频非线性误差估计与校正方法

针对压控振荡器调频非线性误差的准确估计与校正问题,提出一种以一维距离像对比度最优为准则的自适应估计与校正方法。本方法建立引入温度变量的压控振荡器频率特性模型,并据此估计出某一温度值对应的调频非线性误差,在对中频回波进行误差补偿和一维脉压后,以一维距离像的对比度最优作为迭代收敛准则,实现调频非线性误差的最优估计与校正。仿真和实测数据结果表明,该方法充分考虑了温度因素对压控振荡器输出频率的影响,能够在不增加硬件复杂度的前提下,通过算法实现对调频非线性误差的估计、跟踪与补偿。与传统基于硬件电路进行估计或校正的方法相比,新方法无需由硬件组成闭环估计通道,且具有实时性强、运算量小、补偿精度高的优点,对于克服实际工程应用中压控振荡器器件的参数漂移问题具有重要指导意义。     

非线性Duffing方程自由振动频率解分析

应用Gauss-Chebyshev求积公式求解了Duffing方程的自由振动频率,得到了高精度近似计算公式。对Duffing方程精确椭圆积分频率解进行了数值计算,以此结果为基准,通过绘制多种典型方法得到的Duf-fing方程自由振动频率解的频率-振幅曲线,定性分析了各公式的精度。以Duffing方程特征振幅为基准,定量分析了各公式的计算值及其相对误差,指出基于Gauss-Chebyshev求积公式的Duffing方程自由振动频率解表达式具有形式简洁、精度高的优点,其优势在大振幅情况下以及软弹簧系统中更为明显。最后指出,现有的频率解在计算精度方面存在一定的差异,有的适合软弹簧系统,有的适合硬弹簧系统,应注意区分它们的适用范围,而应用Gauss-Chebyshev求积公式得到的结果则具有普适性。     

频率分集阵列的有源假目标鉴别方法

针对雷达对抗中转发式欺骗干扰的抑制问题,提出一种基于频率分集阵列的干扰鉴别方法。频率分集阵列中,目标回波在相邻阵元间产生的相位差与距离、角度呈线性关系,而假目标不满足该关系。对目标回波和多类假目标干扰在频率分集阵列接收端的相位差进行理论推导,详细分析匹配滤波、信号混合、移频等因素对相位差的影响,并给出了假目标鉴别的具体流程。理论分析及仿真结果表明,该方法能准确提取混合信号的相位差信息,有效对抗多种类型的转发式欺骗干扰,且鉴别性能对干信比、信噪比均不敏感,具有较强的环境适应性。     

航空核辐射侦察信息更新率分析

分析了航空核辐射侦察信息的时序关系,结合相关测量设备的发展现状,认为更新率应以水平定位信息为准。分析了侦察过程中定位设备的各种工作状态,指出了其最优工作状态。最后在此工作状态下依据现实可用的定位设备给出了信息更新率。     

船舶单自由度摇荡运动对遭遇频率散射的响应

针对船舶单自由度二阶摇荡运动动力学系统,就船舶速度变化引起遭遇频率改变问题建立了遭遇频率散射模式;采用傅立叶变换波浪力(矩)的波形,得到了遭遇频率散射后的功率谱,从理论上进一步阐明了船舶遭遇频率散射理论概念;采用数值模拟计算方法,计算了单自由度二阶摇荡运动,进一步验证了遭遇频率散射后出现不规则摇荡运动的现象,计算得到了遭遇频率散射强度与摇荡运动方差的关系.     

Anti-follower jamming wide gap multi-pattern frequency hopping communication method

This paper deals with the follower jamming (FJ) resistance for the frequency hopping (FH) communication system over additive white Gaussian noise (AWGN) channel. Conventional FH systems are susceptible to be jammed by FJ, and multi-pattern frequency hopping (MPFH) has good resistance to FJ. To further improve the FJ rejection capability of MPFH, we propose a wide gap multi-pattern frequency hopping (WGMPFH) scheme. WGMPFH uses channels to represent messages, and the data channel and complementary channel are hopping on orthogonal frequency slots according to wide gap FH patterns. The transmitted signal lures FJ to aim at the data channel and the complementary channel is away from FJ by adopting wide gap frequency patterns. FJ does not affect the complementary channel but increases the signal energy in the data channel, thus the effect of FJ is reduced. Its bit error rate (BER) is derived under FJ and the effects of three FJ parameters (tracking success probability, jamming duration ratio and jamming bandwidth ratio) on the BER performance of WGMPFH are investigated versus the conventional FH/BFSK and MPFH system. Numerical and simulation results show that when under the worst-case FJ, the proposed WGMPFH outperforms the MPFH by about 1–3 dB and outperforms the conventional FH/BFSK by more than 4 dB. The proposed WGMPFH shows superior jamming rejection performance under FJ especially in severe signal-to-jamming ratio (SJR).