超宽带复杂调制雷达辐射源信号分布式有限新息率采样理论及方法研究

In the modern battlefield, the radar emitter signal environment is becoming more and more intensive and complex, and the signal bandwidth increases rapidly. According to the parametric characteristics of signals, this research focuses on the sub-Nyquist sampling theory and method for ultra-wideband complexly modulated radar emitter signals with finite rate of innovation. Based on the parametric modeling and reconfigurable analysis for radar emitter signals, this research will construct the physically realizable distributed sampling structure and sampling kernel with low sampling rate and high reconstruction precision. Making use of the correlation between the signals from the different sampling channels, the multi-channel joint estimation method for radar emitter signal modulation parameters will be studied, which not only estimates parameters of radar emitter signals overlapping in time-frequency domain, but also recognizes unknown emitter signals under strong noise conditions. The research results will demonstrate the ability to overcome the Nyquist sampling problem of the wideband digital receiver, which have tremendous sampling data but with little parameter information. Furthermore, it will establish theoretical basis and method support for the development of digital wideband radar reconnaissance technology.

针对现代战场雷达辐射源信号环境日趋密集、复杂并且信号带宽极速增大的问题，基于雷达辐射源信号的参数化特性，从“参数采样”的角度，研究基于有限新息率的超宽带复杂调制雷达辐射源信号欠奈奎斯特采样理论和方法。在信号参数化建模及可重构分析的基础上，通过引入分布式结构，构建雷达辐射源信号分布式有限新息率采样理论体系，设计以低采样率、高重构精度及物理可实现为目标的分布式采样结构和采样核。充分利用各采样通道信号之间的相关性，研究信号调制参数的多通道联合估计方法，实现强噪声环境下时频域高度混叠的雷达辐射源信号参数估计以及未知辐射源信号识别，从而解决目前基于奈奎斯特采样定理的数字化雷达辐射源信号侦察中采集数据量巨大而信号蕴含参数信息极为有限的矛盾，为数字化宽带雷达侦察技术的未来发展提供理论和方法支撑。

本项目基于有限新息率采样理论，研究了典型复杂调制雷达辐射源信号欠奈奎斯特采样理论和方法，通过引入分布式采样结构、联合数据处理方法等，实现了噪声环境下多种典型雷达辐射源信号的参数估计，为目前基于奈奎斯特采样定理的数字化雷达辐射源信号侦察中采集数据量巨大而信号蕴含参数信息极为有限的矛盾提供了有效的解决方案，为数字化宽带雷达侦察技术的未来发展提供理论和方法支撑。. 经过四年的研究，本项目结合分布式有限新息率采样理论、分数阶傅里叶变换理论、相位检索理论等，提出了针对常规脉冲、相位调制、线性调频、连续波等典型的雷达信号欠奈奎斯特采样及参数估计方法。同时，研究了典型硬件结构硬件设计方案及其非理想特性校准方法，为欠采样理论在实际工程应用中的发展打下了坚实的基础。具体研究成果包括如下8个方面：（1）基于频谱信息的常规脉冲雷达信号有限新息率采样方法研究；（2）非理想脉冲序列有限新息率采样方法研究；（3）相位调制信号有限新息率采样方法研究；（4）连续波雷达信号有限新息率采样方法研究；（5）基于随机解调的分数阶域稀疏信号压缩采样方法研究；（6）野值测量下的傅里叶相位检索方法研究；（7）基于阵列调制宽带转换器的空频域参数联合估计方法研究；（8）硬件系统设计与非理想特性校准方法研究。. 通过本项目的研究，共培养了2位博士研究生以及6位硕士研究生，其课题直接来源于该项目研究内容，或与本项目相关的关键技术；共发表科技论文22篇，其中SCI收录13篇，EI收录6篇；申请国内发明专利19项，其中7项已授权，12项已受理；申请国际发明专利1项并已受理；出版学术专著1本。