CN110703209A - 高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法,属于雷达信号处理技术领域;具体地,本发明通过获取非线性频率增量,使非观察区域杂波回波低增益零散的分布在功率谱内,不同于传统线性频率增量FDA雷达和STAP雷达杂波在功率谱内呈固定的几何分布关系,观察区域杂波和信号回波与传统STAP雷达相同。因此与传统STAP方法相比,本发明方法使不同距离模糊区域杂波无法重叠,从而实现了高重频脉冲体制下距离模糊杂波的抑制;对比传统FDA‑MIMO雷达,本发明方法对阵元间距没有要求,且解决了传统FDA抗距离模糊杂波方法中杂波分离不完全时的目标参数模糊,即目标参数多解的问题。
Description
技术领域
本发明属于雷达信号处理技术领域,尤其涉及一种高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法。
背景技术
与对空雷达相比,机载雷达下视工作时地杂波抑制是地面目标检测工作的关键问题之一。传统空时自适应信号处理(STAP)技术利用阵元天线的空间信息和相干脉冲间的时间信息,联合空时二维对杂波进行自适应抑制检测低信噪比目标。在正侧视阵中,不同距离的杂波在功率谱具有相同分布特性,而前视阵情况下,雷达杂波具有距离依赖性,因此模糊非均匀杂波是机载前视阵地雷达面临的一个重要问题,再加上在高重频脉冲体制下,不同距离的杂波回波在雷达进入稳态工作时,会重叠在一起,如图1所示,机载前视阵雷达体制的杂波具有距离依赖性,不同区域的杂波有不同分布特性,距离模糊杂波相互重叠,会严重污染雷达可观测区域,因此使用STAP方法难以提高雷达检测性能。
针对上述问题,许多文章就杂波样本的距离依赖性提出了不同的方法来补偿杂波样本使其满足独立同分布特性,包括:基于导数的更新方法、时变权重方法、多普勒弯曲法、角度多普勒补偿法、自适应角度多普勒补偿、高阶多普勒弯曲法、配准补偿法、联合空时插值法等。但当因高重频而存在距离模糊杂波时,上述方法难以改善杂波重叠的情况。又有文章提出了三维STAP方法,其具有抑制距离模糊杂波的能力,但具有巨大的运算量,并且由于维数过多,在非均匀杂波环境中一般难以得到大于等于自由度二倍数量的训练样本数据。还有文章描述了一种频率分集阵列技术(FDA),该技术通过在发射阵元间引入远小于载频的线性频率增量,使雷达回波信号含有与传播距离耦合的相位项,使雷达在空间时间两个维度外有更多的可控自由度。其后多篇文章在此基础上深入研究了FDA雷达信号波形特性与频率增量的关系。同时FDA因其在距离维提供额外的自由度,大量的研究工作也在应用领域展开,文章将FDA技术与多输入多输出技术(MIMO)相结合,应用于在双基地雷达系统构架中,指出阵元频率增量最高值应远远小于载频。文章研究了以FDA雷达根据阵元发射信号的波长调整阵元间距得到新的方向图特性。其研究了以FDA为发射阵列的MIMO雷达,通过将发射阵列划分为若干联合子阵列来提供一种灵活的FDA波束模式。在文章中,利用凸优化方法划分发射子孔径,为FDA-MIMO雷达设计了一种距离和角度的联合参数估计方法。
此外,有文章提出了利用FDA雷达发射导向矢量的距离角度二维依赖性,通过空间频率域距离耦合的相位信息分离不同距离区域的信号和杂波,然后对分离的杂波进行二次距离依赖补偿,从而实现距离模糊杂波抑制得效果。其分离效果受线性频率增量Δf和天线阵元间距d的影响。在距离模糊杂波不满足完全分离的理想条件下,抑制效果会下降,检测目标在功率谱的部分位置对应空间角度和多普勒速度参数存在多组解,即检测目标参数估计模糊。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的是提出一种高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法。在FDA-MIMO雷达的框架基础上,获取非线性频率增量,其不同于传统FDA雷达和STAP雷达的杂波在功率谱呈现固定的几何分布关系,非线性频率增量使杂波在功率谱具有离散分布的特性,之后利用其方向图和杂波分布特性,通过信号距离耦合相位的补偿,实现抑制非观测区域距离模糊杂波的效果。对比传统STAP雷达和FDA雷达,本发明能够对地面距离模糊杂波进行有效抑制,解决了传统FDA-MIMO雷达在杂波不完全分离情况下检测目标参数多解的问题。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以解决。
高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法,包括以下步骤:
步骤1,建立机载前视阵FDA-MIMO雷达信号模型,FDA-MIMO雷达的每个阵元发射窄带信号,并接收回波信号;
步骤2,在相干处理时间内,接收的每个脉冲的回波信号依次经过匹配滤波和脉冲压缩后,对应得到脉冲压缩后的回波信号,进而得到M个发射阵元N个接收阵元K个脉冲对应的总接收信号的空时快拍;
步骤3,随机生成非线性发射频率增量Δf'=[Δf'1,…,Δf'm,…,Δf'M],对应得到非线性FDA-MIMO雷达在无模糊区域和第一模糊区域的发射空间导向矢量;利用二次距离补偿方法,对非线性FDA-MIMO雷达的发射空间导向矢量进行相位补偿,得到无模糊区域和第一模糊区域补偿后的发射导向矢量;进而得到杂波抑制后的不同角度不同距离区域的总接收信号。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明方法通过获取非线性频率增量,使非观察区域杂波回波低增益零散的分布在功率谱内,不同于传统线性频率增量FDA雷达和STAP雷达杂波在功率谱内呈固定的几何分布关系,观察区域杂波和信号回波与传统STAP雷达相同。因此与传统STAP方法相比,本发明提出的方法使不同距离模糊区域杂波无法重叠,从而实现了高重频脉冲体制下距离模糊杂波的抑制。
(2)对比传统FDA-MIMO雷达,本发明方法对阵元间距d没有要求,且解决了传统FDA抗距离模糊杂波方法中杂波分离不完全时的目标参数模糊,即目标参数多解的问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1是高重频机载雷达的距离模糊杂波区域分布图;
图2是机载前视阵FDA-MIMO雷达的几何构型图;
图3是本发明实施例中前视阵杂波功率谱示意图;其中,(a)对应传统STAP雷达;(b)对应线性频率增量FDA-MIMO雷达;(c)对应非线性频率增量FDA-MIMO雷达;(d)对应补偿后的非线性FDA-MIMO雷达;
图4是本发明实施例中点目标回波CAPON功率谱图;其中,(a)对应非线性FDA-MIMO雷达;(b)对应线性频率增量FDA-MIMO雷达;
图5是前视阵机载雷达距离模糊杂波功率谱;其中,(a)对应传统STAP雷达;(b)对应线性频率增量FDA-MIMO雷达;(c)对应非线性频率增量FDA-MIMO雷达。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例及效果作进一步详细描述。
本发明的一种高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法,按照以下步骤实施:
步骤1,建立机载前视阵FDA-MIMO雷达信号模型,FDA-MIMO雷达的每个阵元发射窄带信号,并接收回波信号;
具体地,机载前视阵FDA-MIMO雷达的几何构型如图2所示,坐标轴xyz两两相互垂直,构成空间坐标系,平台运动速度方向与坐标系y轴方向一致,平台高度为H;雷达天线为正侧视一维等距线阵,阵列和x轴平行,杂波块P与天线阵元所形成的方位角为θ,所形成的俯仰角为阵元个数为M,阵元间距相同为d。
机载前视阵FDA-MIMO雷达中,每一个阵元发射频率相差一定的频率偏置分量,以天线一端参考阵元发射信号的频率为雷达的基准频率f0,第m个阵元的发射频率可表示为:
fm=f0+Δfm,m=1,2,...,M
其中,Δfm表示相对于f0第m个阵元的频率差量,上式中要求Δfm<<f0。与传统相控阵雷达类似,FDA-MIMO雷达第m个阵元发射的窄带信号可表示为:
其中,rect()为矩形窗函数,其表示脉冲信号,Tp表示脉冲宽度,t为时间,sm(t)为第m个通道对应的正交波形,在满足理想正交条件时,有:
其中,(·)*表示矩阵的共轭;
远场目标接收的第M个阵元发射的窄带信号表示为:
其中,R表示参考阵元到远场目标之间的距离,c表示光速,ψ表示目标和参考阵元之间的空间锥角;
FDA-MIMO雷达的接收阵元接收经远场目标发射的回波信号。
步骤2,在相干处理时间内,接收的每个脉冲的回波信号依次经过匹配滤波和脉冲压缩后,对应得到脉冲压缩后的回波信号,进而得到M个发射阵元N个接收阵元K个脉冲对应的总接收信号的空时快拍;
具体地:
(2.1)对于FDA-MIMO雷达第m个发射阵元发射第n个接收阵元,在相干处理时间内接收的第k脉冲的回波信号依次经过匹配滤波和脉冲压缩,得到对应的脉冲压缩后的回波信号,其表达式为:
其中,ρmn为第m个发射阵元发射第n个接收阵元对应照射目标的散射系数,R为目标与接收端的距离,d为阵列阵元间距,fr为脉冲重复频率,
由于Δfm<<f0,所以上式进行化简得到:
(2.3)M个发射阵元N个接收阵元K个脉冲对应总的接收信号的空时快拍表示为:
上式中,⊙表示Hadamard乘积,表示Kronecker乘积,ρ∈CNMK×1为照射目标对应的散射系数矩阵,sd(fd)为多普勒频移对应的相位增量矢量,其表示为:
sd(fd)=[1,exp{j2πfd0},exp{j2π2fd0},...,exp{j2π(K-1)fd0}]T
sr(fr)为接收空间角频率导向矢量,其表示为:
sct(fct)为发射空间导向矢量,其表示为:
sct(fct)=sR(fR)⊙st(ft)
其中sR(fR)发射空间导向矢量中因频率分级而产生的与距离耦合的相位分量,其表示为:
st(ft)为发射空间导向矢量中发射角频率导向矢量,其表示为:
步骤3,随机生成非线性发射频率增量Δf'=[Δf'1,…,Δf'm,…,Δf'M],对应得到非线性FDA-MIMO雷达在无模糊区域和第一模糊区域的发射空间导向矢量;利用二次距离补偿方法,对非线性FDA-MIMO雷达的发射空间导向矢量进行相位补偿,得到无模糊区域和第一模糊区域补偿后的发射导向矢量;进而得到杂波抑制后的不同角度不同距离区域的总接收信号。
子步骤3.1,通过随机函数随机生成非线性频率增量
Δf'=[Δf'1,…,Δf'm,…,Δf'M],Δf'm取值范围为[-45e3Hz,45e3Hz],将非线性频率增量Δf'带入步骤1中的发射空间导向矢量中,则可以得到非线性频率增量对应的发射空间导向矢量,其表示为:
不同距离回波对应发射空间导向矢量中的R也不相同。如图1所示,设无模糊区域距离为R0、第一模糊区域距离为R1,则由几何关系可知:
R1=R0+Ru
由于回波信号的强度和对应距离的平方成反比,因此仅讨论回波强度大的无模糊区域和第一距离模糊区域,其相应的发射空间导向矢量表示为:
子步骤3.2,和传统STAP雷达相比,线性频率增量FDA-MIMO雷达的发射角频率中距离耦合相位的系数与发射角度空间角频率的系数一致;
以第m个阵元为例,其对应的系数为(m-1),即:
从以上公式可以看出,线性频率增量FDA-MIMO雷达发射角频率只比传统STAP雷达多一项也就是说,对于R处环所有杂波块的回波,线性频率增量FDA-MIMO雷达比传统STAP雷达在角度域均平移不改变多普勒频率和角频率在功率谱的几何关系,杂波仍然呈正椭圆形状的分布。
而对于非线性频率增量对应的非线性FDA-MIMO雷达,距离耦合项位没有线性关系,缺少与发射角频率一致的因数(m-1),即:
由于上式中的Δf'm为非线性的,因此多普勒频率和角频率的几何关系不再固定,同一距离R不同角度对应的杂波块回波在角度域平移的位置无固定的分布形状,呈离散分布。
前视阵空时杂波示意图结果如图3所示,显示在无模糊区域(R=R0)和第一模糊区域(R=R1)的杂波回波曲线。由于前视阵天线扫描角度为0到180度之间,其中实线表示实际杂波回波,虚线表示在0到360度理想扫描后的杂波回波。其中,(a)对应传统STAP雷达,图中杂波功率谱呈正椭圆形状的分布;(b)对应线性频率增量FDA-MIMO雷达,图中无模糊区域与STAP相同,只是在第一模糊区域发生了一定的平移;(c)对应本发明的非线性FDA-MIMO雷达,图中杂波功率谱呈离散分布。
子步骤3.3,针对无模糊区域和模糊区域,利用二次距离补偿方法,对非线性频率增量对应的发射空间导向矢量进行相位补偿;
首先,构造距离相位补偿导向矢量:
其中R表示区域斜距,示例性地,其可以为无模糊区域的R0,第一模糊区域的R1。
然后,将上式与接收空间角频率和多普勒导向矢量结合得到:
参数R不同,补偿的区域也不同,此处以无模糊区域为例,若所观察的目标在无模糊区域中,即R=R0,
最后,将上式代入步骤2得到的总接收信号的空时快拍中,对总接收信号进行杂波补偿,则不同角度不同距离区域接收的总回波,即杂波抑制后的回波信号表示为:
其中,U表示威力范围内距离模糊区域总数,p=0时,其表示无模糊区域,p≥1时,其表示模糊距离序号,q表示同一距离环内的杂波块序号,Υ0p表示第p模糊距离对应的Υ0,sd(fqd)表示第q杂波块的多普勒频移对应的相位增量矢量,sr(fqr)第q杂波块的接收空间角频率导向矢量,fqr第q杂波块的脉冲重复频率,fR0 st(fqt)第q杂波块的发射空间导向矢量中发射角频率导向矢量,表示第P个模糊区域对应的发射空间导向矢量中的相位分量,ρpq为第p模糊距离第q杂波块对应照射目标的散射系数,NC表示同一距离环内杂波块总个数。
补偿过后无模糊区域的发射导向矢量和普通STAP一致(以第m个阵元为例)变为:
第一模糊区域(R=R1)的发射导向矢量变为:
图3(d)对应补偿后的非线性FDA-MIMO雷达,图中可以看出,无模糊区域杂波回波与STAP相同,第一模糊区域回波呈离散分布且增益小,从而起到距离模糊杂波抑制的效果。
仿真实验
本发明的效果可通过以下仿真实验进一步说明。
仿真实验1,比较线性频率增量FDA-MIMO雷达与非线性FDA-MIMO雷达的距离模糊杂波抑制效果。
(1)仿真参数:
设定期望信号的距离和角度分别为20km和0度。仿真中分别在0度的20km,70km,120km位置处设置信号回波(图中用圆圈标记),同时存在白噪声。
参数设置如表1:
表1仿真2系统仿真参数
(2)仿真内容:
在上述仿真参数下,结果如图4所示,图4分别为非线性FDA和线性频率增量FDA在距离和角度的二维CAPON扫描功率谱。
从图4(a)中可以看出,非线性FDA在0度20km位置有信号回波,而0度70km和12km处均无信号回波,因此可以看出,非线性FDA对与期望位置对应的第一和第二距离模糊位置的回波信号有抑制作用,在三个信号同时存在的情况下,只有期望位置在功率谱中存在高增益。而在图4(b)中,线性频率增量FDA在0度20km,70km和12km处均保持高增益,且因为其方向图角度和距离域耦合的关系,当三个信号同时存在的情况下,高增益在整个扫描二维域呈斜线走动,无法通过CAPON法在距离角度域扫描回波进行参数估计。
仿真实验2,比较传统STAP,线性频率增量FDA和非线性频率增量FDA在多普勒和角度维的CAPON扫描功率谱。仿真参数设置如表1
仿真结果:
结果如图5所示,图5(a)为传统STAP杂波功率谱,可以看出杂波具有距离耦合特性,不同距离的杂波回波形状不同,虽然两处距离的杂波重叠在一起,但是在0度fd=0.4附近还是能看出因不同模糊区域杂波形状不同而存在的凹陷。图5(b)为传统线性频率增量FDA-MIMO雷达的距离模糊杂波图,图5(b)中仅呈现出无模糊区域R0的杂波,而第一模糊区域R1的杂波分离至上下两侧。图5(c)是本发明方法的杂波谱,图5(c)中仅呈现出无模糊区域R0的杂波,而第一模糊区域R1的杂波被抑制,对比图5(a)和图5(b),在fd=0.4附近、杂波环的上下,该位置处的增益因距离模糊杂波的离散分布而变高,由原来的-80dB变为-60dB至-70dB之间,杂波抑制效果更好。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,建立机载前视阵FDA-MIMO雷达信号模型,FDA-MIMO雷达的每个阵元发射窄带信号,并接收回波信号;
步骤2,在相干处理时间内,接收的每个脉冲的回波信号依次经过匹配滤波和脉冲压缩后,对应得到脉冲压缩后的回波信号,进而得到M个发射阵元N个接收阵元K个脉冲对应的总接收信号的空时快拍;
步骤3,随机生成非线性发射频率增量△f'=[△f'1,…,△f'm,…,△f'M],对应得到非线性FDA-MIMO雷达在无模糊区域和第一模糊区域的发射空间导向矢量;利用二次距离补偿方法,对非线性FDA-MIMO雷达的发射空间导向矢量进行相位补偿,得到无模糊区域和第一模糊区域补偿后的发射导向矢量;进而得到杂波抑制后的不同角度不同距离区域的总接收信号。
2.根据权利要求1所述的高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法,其特征在于,步骤1中,所述建立机载前视阵FDA-MIMO雷达信号模型,其具体为:
首先,构建空间直角坐标系,平台运动速度方向与坐标系y轴方向一致,平台高度为H;雷达天线为正侧视一维等距线阵,阵列和x轴平行;
然后,机载前视阵FDA-MIMO雷达中,每一个阵元发射频率相差一定的频率偏置分量,以天线一端参考阵元发射信号的频率为雷达的基准频率f0,第m个阵元的发射频率为:
fm=f0+△fm,m=1,2,...,M
其中,△fm表示相对于f0第m个阵元的频率差量,M表示阵元总数,上式中要求△fm<<f0。
3.根据权利要求1所述的高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法,其特征在于,所述FDA-MIMO雷达的每个阵元发射窄带信号,并接收回波信号,其具体为:
首先,第m个阵元发射的窄带信号表示为:
其中,j为虚数单位,rect()为矩形窗函数,Tp表示脉冲宽度,t为时间,sm(t)为第m个通道对应的正交波形,在满足理想正交条件时,有:
其中,(·)*表示矩阵的共轭;
其次,远场目标接收的第m个阵元发射的窄带信号表示为:
最后,FDA-MIMO雷达的接收阵元接收经远场目标发射的回波信号。
5.根据权利要求4所述的高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法,其特征在于,步骤2中,所述M个发射阵元N个接收阵元K个脉冲对应的总接收信号的空时快拍,其表达式为:
其中,⊙表示Hadamard乘积,表示Kronecker乘积,ρ∈CNMK×1为照射目标对应的散射系数矩阵,sd(fd)为多普勒频移对应的相位增量矢量,其表示为:
sd(fd)=[1,exp{j2πfd0},exp{j2π2fd0},...,exp{j2π(K-1)fd0}]T
sr(fr)为接收空间角频率导向矢量,其表示为:
sct(fct)为发射空间导向矢量,其表示为:
sct(fct)=sR(fR)⊙st(ft);
其中sR(fR)为发射空间导向矢量中因频率分级而产生的与距离耦合的相位分量,其表示为:
st(ft)为发射空间导向矢量中发射角频率导向矢量,其表示为:
6.根据权利要求1所述的高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法,其特征在于,步骤3中,所述随机生成非线性发射频率增量△f'=[△f'1,…,△f'm,…,△f'M],对应得到非线性FDA-MIMO雷达在无模糊区域和第一模糊区域的空间发射导向矢量,其具体为:
首先,通过随机函数随机生成非线性频率增量△f'=[△f'1,…,△f'm,…,△f'M],△f'm取值范围为[-45e3Hz,45e3Hz],将非线性频率增量△f'带入步骤1中的发射空间导向矢量中,则得到非线性频率增量对应的发射空间导向矢量,其表示为:
其次,不同距离回波对应发射空间导向矢量中的R也不相同;设无模糊区域距离为R0、第一模糊区域距离为R1,则由几何关系可知:
R1=R0+Ru
其中,为最大不模糊距离;
最后,由于回波信号的强度和对应距离的平方成反比,因此仅讨论回波强度大的无模糊区域和第一距离模糊区域,其相应的发射空间导向矢量分别表示为:
其中,d为阵列阵元间距,fr为脉冲重复频率,c表示光速,ψ表示目标和参考阵元之间的空间锥角,fm为第m个阵元的发射频率,f0为雷达的基准频率。
8.根据权利要求7所述的高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法,其特征在于,所述得到杂波抑制后的不同角度不同距离区域的总接收信号具体为:
将二次距离补偿矩阵代入步骤2得到的总接收信号的空时快拍中,对总接收信号进行杂波补偿,得到不同角度不同距离区域接收的总回波,即杂波抑制后的回波信号,其表达式为:
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111257847A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-09 | 西安电子科技大学 | 基于模拟退火算法的fda雷达方向图去耦合方法 |
CN111999727A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-27 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法 |
CN112327257A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-05 | 哈尔滨工业大学 | 基于发射信号修正的运动mimo系统空域补偿方法 |
CN113093137A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 电子科技大学 | 一种基于fda-mimo雷达最优频偏估计的杂波抑制方法 |
CN113219433A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-06 | 内蒙古工业大学 | 基于知识辅助的sr-stap方法及存储介质 |
CN113376599A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-09-10 | 西安电子科技大学 | 基于主瓣校正的fda距离模糊杂波抑制方法 |
CN113466796A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-10-01 | 电子科技大学 | 一种基于相干相位调制广播模式的雷达通信一体化方法 |
CN113945922A (zh) * | 2021-09-01 | 2022-01-18 | 西安电子科技大学 | Fda-mimo雷达单脉冲距离角度联合估计方法 |
CN115267714A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-11-01 | 西安电子科技大学 | 一种基于dbf的杂波环境快速感知方法 |
CN116047462A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 中国人民解放军空军预警学院 | 端射阵机载雷达最优阵元数目和阵元间距选取方法与装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110095765A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-06 | 西安电子科技大学 | 捷变频雷达的高分辨多普勒重构方法 |
US20190265353A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-08-29 | Goverment of the United States, as represented by the Secretary of the Air Force | Radio or Sonic Wave Detector, Transmitter, Receiver and Method Thereof |
-
2019
- 2019-09-30 CN CN201910942866.7A patent/CN110703209B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190265353A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-08-29 | Goverment of the United States, as represented by the Secretary of the Air Force | Radio or Sonic Wave Detector, Transmitter, Receiver and Method Thereof |
CN110095765A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-06 | 西安电子科技大学 | 捷变频雷达的高分辨多普勒重构方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
许京伟等: "相干频率分集阵雷达匹配滤波器设计", 《系统工程与电子技术》 * |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111257847B (zh) * | 2020-03-23 | 2023-05-02 | 西安电子科技大学 | 基于模拟退火算法的fda雷达方向图去耦合方法 |
CN111257847A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-09 | 西安电子科技大学 | 基于模拟退火算法的fda雷达方向图去耦合方法 |
CN111999727A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-27 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法 |
CN111999727B (zh) * | 2020-07-29 | 2022-07-05 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法 |
CN112327257A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-05 | 哈尔滨工业大学 | 基于发射信号修正的运动mimo系统空域补偿方法 |
CN112327257B (zh) * | 2020-10-29 | 2023-08-15 | 哈尔滨工业大学 | 基于发射信号修正的运动mimo系统空域补偿方法 |
CN113376599A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-09-10 | 西安电子科技大学 | 基于主瓣校正的fda距离模糊杂波抑制方法 |
CN113376599B (zh) * | 2021-01-19 | 2024-02-06 | 西安电子科技大学 | 基于主瓣校正的fda距离模糊杂波抑制方法 |
CN113093137A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-09 | 电子科技大学 | 一种基于fda-mimo雷达最优频偏估计的杂波抑制方法 |
CN113093137B (zh) * | 2021-04-02 | 2022-08-12 | 电子科技大学 | 一种基于fda-mimo雷达最优频偏估计的杂波抑制方法 |
CN113219433A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-06 | 内蒙古工业大学 | 基于知识辅助的sr-stap方法及存储介质 |
CN113219433B (zh) * | 2021-05-26 | 2023-03-31 | 内蒙古工业大学 | 基于知识辅助的sr-stap方法及存储介质 |
CN113466796B (zh) * | 2021-08-16 | 2023-05-26 | 电子科技大学 | 一种基于相干相位调制广播模式的雷达通信一体化方法 |
CN113466796A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-10-01 | 电子科技大学 | 一种基于相干相位调制广播模式的雷达通信一体化方法 |
CN113945922A (zh) * | 2021-09-01 | 2022-01-18 | 西安电子科技大学 | Fda-mimo雷达单脉冲距离角度联合估计方法 |
CN115267714A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-11-01 | 西安电子科技大学 | 一种基于dbf的杂波环境快速感知方法 |
CN116047462A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 中国人民解放军空军预警学院 | 端射阵机载雷达最优阵元数目和阵元间距选取方法与装置 |
CN116047462B (zh) * | 2023-03-31 | 2023-06-30 | 中国人民解放军空军预警学院 | 端射阵机载雷达最优阵元数目和阵元间距选取方法与装置 |
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