雷达学报杂志

雷达学报杂志2023年第6期

• 基于概率模型驱动的机载贝叶斯前视超分辨多目标成像方法

  陈洪猛, 余继周, 张文杰, 李亚超, 李军, 蔡良, 鲁耀兵

  雷达前视成像技术在精确制导打击、自主下降着陆、汽车自动驾驶等军民领域具有广阔的应用前景。由于多普勒相位历程的限制，机载平台的前视成像分辨率较低。解卷积方法可以进行前视成像，但当前视成像场景复杂时，现有的前视成像方法的成像质量会下降。针对复杂前视成像构型下的场景稀疏度度量和表征问题，该文提出一种基于概率模型驱动的机载贝叶斯前视超分辨多目标成像方法。首先通过将前视成像场景的数据维度由单帧空间扩展到多帧空间提升场景的稀疏度，然后基于广义高斯概率模型对成像场景的稀疏特性进行统计建模和稀疏度求解，最后基于贝叶斯框架完成稀疏前视成像。由于选取的稀疏度表征参数嵌入到前视成像的整个过程中，在每次迭代期间都会进行前视成像参数的更新，从而保证了前视成像算法的稳健性。通过计算机结果和实测数据处理，验证了该文方法的有效性。

• 基于快速迭代插值多普勒频率估计的单脉冲前视成像技术

  刘可, 李悦丽, 戴永鹏, 金添

  在单脉冲前视成像技术中，同分辨单元内多目标的辨识一直是单脉冲雷达的研究热点。尽管多普勒处理可以提高对前斜视多目标的分辨能力，但在真实目标数量未知、强点目标能量泄露的情况下，多普勒频率的精确估计面临巨大挑战。针对以上问题，该文在单脉冲前视成像中引入具有目标个数估计和单快拍处理能力的快速迭代插值波束形成(FIIB)算法，结合信息论准则估计目标个数，实现对多普勒频率的无偏估计。点目标仿真数值分析结果显示，FIIB对于同分辨单元内的目标数估计和参数估计性能优于调频Z变换(CZT)算法，能实现对±5°外点目标的准确估计。场景仿真和实测数据成像结果表明基于FIIB的单脉冲前视成像算法聚焦能力强，图像对比度更高，并能有效抑制背景杂波。

• 前视多通道SAR成像及阵列姿态误差补偿

  王鑫硕, 卢景月, 孟智超, 张磊

  针对前视合成孔径雷达(SAR)成像中的左右多普勒模糊问题，前视多通道SAR (FLMC-SAR)通过波束形成可实现多普勒解模糊成像。然而阵列偏角误差和时变姿态误差会导致目标的空时特性失配，进而影响左右多普勒解模糊成像的性能。该文提出了一种FLMC-SAR成像及阵列姿态误差补偿方法，首先建立了FLMC-SAR三维阵列偏角误差和时变平台姿态误差模型，分析了二维空时谱平面中目标的空时特性匹配机理，建立分析阵列姿态误差带来的空时特性失配在空时平面中的表征模型，然后基于误差的非左右空变特性，提出在BP函数中添加误差补偿相位统一补偿左右目标的阵列姿态误差。仿真实验证明所提方法可实现FLMC-SAR阵列姿态校正及误差补偿，提升了前视多普勒模糊抑制性能，保证了前视成像的方位分辨性能。

• 基于机载多通道雷达迭代超分辨估计的前视成像

  任凌云, 吴迪, 朱岱寅, 孙伟杰

  波达角估计算法用于机载多通道雷达前视成像时可以突破瑞利极限，实现同一波束主瓣宽度内的多目标分辨，改善成像的方位向分辨率，然而天线波束覆盖有限且其快速扫描使得可用于协方差矩阵估计的数据样本缺乏，导致对目标位置和幅度估计出现误差。该文提出了一种基于单快拍迭代超分辨处理的多通道雷达前视成像算法，通过对单个空域快拍的迭代谱估计可获得目标的准确位置和幅度信息，再通过多个脉冲的非相干累积得到前视方位高分辨成像。仿真和实测数据处理结果表明，所提算法具有分辨多目标的能力，相较于传统前视成像算法显著提高了前视图像的方位分辨率，同时保证了点目标的精确重构和面目标的轮廓重构。

• 机载多通道广角凝视SAR地面动目标指示技术研究

  安道祥, 葛蓓蓓, 王武, 陈乐平, 冯东, 周智敏

  机载广角凝视合成孔径雷达(WasSAR)是一种可对观测区域实施多角度长时间凝视成像探测的新兴SAR成像技术。将机载WasSAR成像与地面运动目标指示(GMTI)技术相结合，则可对重点区域内出现的地面运动目标实施持续成像跟踪监视，从而获取准确的动态感知信息。该文首先建立了机载多通道WasSAR动目标回波模型，分析了WasSAR动目标特性；然后，通过采用偏移相位校正和改进二维自适应校正方法，消除了载机姿态误差与通道非均衡的影响；在此基础上，提出了机载多通道WasSAR动目标检测跟踪算法，实现了复杂路况上行驶动目标的准确检测与跟踪；最后，提出了机载多通道WasSAR动目标行驶轨迹重构算法，实现了起伏路面下的动目标行驶轨迹精确重构。此外，该文中给出了作者团队利用自主研制机载多通道WasSAR-GMTI系统开展的外场飞行试验和实测数据处理结果，验证了地面运动目标持续跟踪监视的有效性和实用性，为后续开展更加深入的研究提供基础。

• 联合距离方位二维NCS的星弹双基前视SAR成像算法

  刘裕洲, 蔡天倚, 李亚超, 宋炫, 王选琪, 安培赟

  星弹双基前视SAR能够全天时全天候获取导弹前方区域高分辨图像，是一种极具潜力的成像制导技术。然而，距离和方位参数的耦合与空变，阻碍着星弹双基前视SAR向高分辨成像发展。该文首先基于低轨星载照射源与高速前视的弹载接收平台构型，推导了回波信号的精确距离多普勒域解析式。然后，在距离向上，提出距离非线性变标(NCS)算法来均衡距离徙动和距离调频率，并在二维频域一致补偿；在方位向上，该文所提算法将收发机的方位调频率进行分解，利用方位NCS消除方位调频率在方位向上的高阶空变。最后，进行二维匹配滤波，得到全局聚焦良好的SAR图像。点目标和场景仿真验证了所提算法的有效性。

• 自动目标识别评价方法发展述评

  何峻, 傅瑞罡, 付强

  自动目标识别(ATR)是一个汇集模式识别、人工智能、信息处理等多学科融合发展的技术领域，ATR评价则是将ATR算法/系统等作为研究对象的评价行为。由于ATR算法/系统面临目标非合作、工作条件复杂多样、决策者自身存在多种主观偏好等诸多困难，ATR评价贯穿ATR研制的全过程，对ATR技术发展起到重要的指导作用。该文首先阐述了ATR评价方法研究的内涵，简要回顾ATR技术发展；然后从性能指标定义、测试条件构建、推断与决策等方面详细梳理分析了ATR评价方法研究的成果、应用及最新研究进展；最后总结了若干ATR评价方法研究的发展方向。该文旨在为更好地理解ATR评价和有效使用ATR评价方法提供新的参考借鉴。

• 分布式孔径相参合成原理、发展与技术实现综述

  刘兴华, 王国玉, 徐振海, 汪连栋

  分布式孔径相参合成通过对多个分散布置小孔径的收/发信号进行相参调整，使协同的分布式系统可以用相对低的成本获得比拟于大孔径的功率孔径积，是替代大孔径的可行技术选择。该文首先阐述了分布式孔径相参合成的概念和实现原理，根据是否需要合成目的地处的外部信号输入，将相参合成的实现架构分为闭环式和开环式两类；然后，较为全面地综述了分布式孔径相参合成在导弹防御、深空遥测遥控、超远距离雷达探测、射电天文多领域发展应用情况；进一步阐述相参合成必要且用于对准各孔径收发信号时间和相位的关键技术，包括高精度分布式时频传递和同步技术，以及相参合成参数估计、测量标定和预测技术；最后对分布式孔径相参合成研究进行了总结和展望。

• Review of Principles, Development and Technical Implementation of Coherently Combining Distributed Apertures（in English）

  Coherently combining distributed apertures adjusts the transmitted/received signals of multiple distributed small apertures, allowing coordinated distributed systems to obtain high power aperture products at much lower cost than large aperture. This is a promising and viable technology as an alternative to using large apertures. This study describes the concept and principles of coherently combining distributed apertures. Depending on whether external signal inputs at the combination destination are necessary, the implementation architecture of coherent combination is classified into two categories: closed- and open-loop. The development of coherently combining distributed apertures and their application in fields such as missile defense, deep space telemetry control, radar detection over ultralong range, and radio astronomy are then comprehensively presented. Furthermore, key techniques for aligning the time and phase of the transmitted/received signals for each aperture are elaborated, which are also necessary for coherently combining distributed apertures, including high-precision distributed time-frequency transfer and synchronization, and coherently combining parameters estimation, measurement and calibration, and prediction. Finally, summary is presented, and the scope of future works in this field is explored.

• 一种基于一致性的分布式天基雷达组网空中目标高度估计与定位方法

  王增福, 邵毅, 祁登亮, 金术玲

  单颗天基探测雷达对空中目标跟踪定位时，由于存在俯仰角信息缺失及量测的非线性等问题，目标高度估计误差大。多天基雷达组网为解决该问题提供了一种手段。同时，考虑系统的低计算复杂度、低通信开销、高精度、高可靠性等需求，该文提出了一种基于一致性的分布式天基雷达组网空中目标高度估计与定位方法。首先，给出了空中目标运动模型与天基雷达量测模型；然后，基于概率图模型理论，建立了多天基雷达组网融合多帧量测下目标跟踪定位问题的因子图模型；基于一致性融合，在多个局部目标运动状态之间建立耦合关系；结合粒子滤波与信度传播，建立了非参数信度传播在多天基雷达组网融合跟踪因子图上的消息表示与迭代计算规则；最后通过仿真验证了算法性能。仿真结果表明，与分布式一致扩展卡尔曼滤波算法相比，所提算法目标高度估计精度提升35.3%，有效提升了天基雷达目标定位性能。

• 基于多臂赌博机的频率捷变雷达在线决策方法

  朱鸿宇, 何丽丽, 刘峥, 谢荣, 冉磊

  频率捷变技术发挥了雷达在电子对抗中主动对抗优势，可以有效提升雷达的抗噪声压制式干扰性能。然而，随着干扰环境的日益复杂，在无法事先了解环境性质的情况下，设计一种具有动态适应能力的频率捷变雷达在线决策方法是一个具有挑战性的问题。该文根据干扰策略的特征，将压制式干扰场景分为3类，并以最大化检测概率为目标，设计了一种基于多臂赌博机(MAB)的频率捷变雷达在线决策方法。该方法是一种在线学习算法，无需干扰环境的先验知识和离线训练过程，在不同干扰场景下均实现了优异的学习性能。理论分析和仿真结果表明，与经典算法和随机捷变策略相比，所提方法具有更强的灵活性，在多种干扰场景下均能够有效提升频率捷变雷达的抗干扰和目标检测性能。

• 一种离散谱掩护信号波形设计与生成方法

  唐江澜, 刘甲磊, 马佳智, 施龙飞, 关一夫

  射频掩护是最早的雷达主动抗干扰措施之一，其通过在雷达脉冲信号之前发射不同频率的掩护脉冲来诱导敌方干扰机，实现抗干扰。近年来，随着抗干扰需求更加迫切，射频掩护技术进一步发展，最具代表性的是采用非连续谱信号作为掩护信号，但掩护信号的能量利用率仍存在提升空间。针对此问题，该文在非连续谱掩护信号基础上提出了一种离散谱掩护信号，建立了恒模和频谱幅度联合约束下的波形设计优化问题，通过交替向量乘子法以及频谱塑形算法求解，生成频谱离散、能量聚集的掩护信号。仿真结果表明，在能量和带宽相同的情况下，离散谱掩护信号相比于非连续谱掩护信号具有更高的频谱幅度，提升5～12 dB；在能量相同，频谱幅度接近的情况下，离散谱掩护信号能覆盖更大的频谱范围，实现了更好的抗干扰掩护效果。

• 基于复数域深度强化学习的多干扰场景雷达抗干扰方法

  解烽, 刘环宇, 胡锡坤, 钟平, 李君宝

  在现代电子战中，雷达面临的干扰环境比以前更加复杂，机载干扰机会根据突袭任务与突袭阶段的不同而改变其干扰方式。近年来，基于强化学习的雷达抗干扰方法在单一干扰对抗场景下取得了一定进展，但在实际复杂多干扰场景下的研究仍有不足。为了解决该问题，本文提出了一种基于复数域深度强化学习的多干扰场景雷达抗干扰方法以优化频率捷变雷达的抗干扰策略。首先，针对突袭任务的阶段性特点建立了噪声瞄准干扰、距离假目标欺骗干扰与密集假目标转发干扰3种干扰模型，并设计了3种干扰顺序策略来模拟实际干扰场景。其次，针对多干扰场景模型，构建了一种融合信干噪比与目标航迹完整性的强化学习奖励函数，并针对干扰信号的复数域特征，提出了一种基于复数域深度强化学习的多干扰场景雷达抗干扰方法。最后，基于3种干扰顺序策略设计了雷达抗干扰仿真实验，结果表明，所提方法能够有效解决雷达面临的时序条件下复杂多干扰场景的主瓣干扰问题，与两种经典深度强化学习算法相比该方法抗干扰决策性能大幅提高，平均决策时间降低至405.3 ms。