雷達技術進展專題序言

劉宏偉，水鵬朗，孔令講，位寅生，劉永祥，王 宇，李 剛，陳 渤

(1.西安電子科技大學 雷達信號處理國家重點實驗室，陜西 西安 710071；2.電子科技大學 信息與通信工程學院，四川 成都 611731；3.哈爾濱工業大學 電子與信息工程學院，黑龍江 哈爾濱 150001；4.國防科技大學 電子科學學院，湖南 長沙 410073；5.中國科學院 空天信息創新研究院，北京 100864；6.清華大學 電子工程系，北京 100084)

雷達歷經了80多年的發展，如今已成為重要的信息傳感器之一，在國防領域具有戰略性地位，在民用領域也得到越來越廣泛的應用。隨著軟硬件相關技術的快速發展，現代雷達已經不僅僅局限于高功率、高分辨、多波段等傳統的性能提升和功能擴展，且更多聚焦于信號處理的精細化、信息處理的智能化、單一平臺功能的多樣化和集成化、多平臺的網絡化與協同化、器件發展的小型化和片上化、服務界面的便利化和人性化等，使其應用日益廣泛。為此，《西安電子科技大學學報》組織了“雷達技術進展”專題，共錄用23篇論文，包括目標識別、目標檢測與跟蹤、雷達成像、電子對抗、協同組網等方向，分別介紹如下。

論文《采用CNN-SSD的雷達HRRP小樣本目標識別方法》對于非合作目標識別拋開數據集完備假設，提出了一種采用卷積神經網絡模型連續自蒸餾的雷達高分辨距離像小樣本目標識別方法。該方法首先利用包含45類合作目標的完備的訓練數據集訓練得到一個初始的類別無關的特征提取器；基于此，進一步采用模型連續自蒸餾機制得到更具泛化能力的特征提取器；最后，在非合作目標上對所提取特征的泛化能力進行了測試。實驗結果表明，對于5類非合作目標，所提方法在僅有1個、5個和10個訓練樣本的情況下，平均識別率分別達到61.26%，84.69%和92.52%，實現了對庫外樣本的快速有效識別。

論文《海雜波背景下雷達目標貝葉斯檢測算法》針對非高斯海雜波背景下參考單元數目較少時自適應檢測器性能損失嚴重的問題，提出了兩種基于協方差矩陣先驗分布信息的自適應檢測算法，將海雜波建模為復合高斯模型，紋理分量建模為一個服從廣義逆高斯分布的隨機變量。首先將散斑的協方差矩陣建模為一個服從復逆威沙特分布的隨機矩陣，然后根據廣義似然比準則設計了一種不依賴于參考單元數據的自適應檢測器。由于在參考單元數目增多時，不依賴于輔助數據的檢測器性能會差于傳統的自適應檢測器，所以根據最大后驗檢驗準則并使用參考單元數據，又設計了一種依賴于參考單元數據和先驗知識的自適應檢測器。實驗結果表明，在參考單元數目較少時，所提出的兩種檢測器具有較好的檢測性能；在不同的參考單元數目下，所提出的依賴于參考單元數據和先驗知識的自適應檢測器都具有最優的檢測性能。

論文《一種改進的泊松點過程概率多假設跟蹤方法》提出了一種低運算復雜度、高跟蹤精度的多目標跟蹤算法和與其配套的航跡管理方法，目標和雜波產生的量測點被建模為泊松點過程，以量測的來源為缺失信息，通過EM(Expectation Maximisation)算法迭代求解目標狀態，獨立的量測關聯和目標混合概率大大降低了算法的復雜度。此外，額外的回波多普勒信息作為目標特征被引入關聯和濾波環節輔助跟蹤，提升了算法區分量測來源的能力，獲得了更高的跟蹤精度。實驗結果表明，所提方法可以實現穩健的目標跟蹤且運算時間隨目標數目線性增加。

論文《一種改進模糊C均值聚類的電離層雜波分類方法》結合電離層雜波特性與其鄰域空間信息，提出了一種基于改進的模糊C均值距離的電離層雜波分類方法，利用仿真數據與高頻地波雷達實測數據進行分析。該方法在不降低聚類性能的情況下，具有更符合實際物理意義的聚類結果并具有更高的分類精度。

論文《利用幅度重排的機載火控雷達工作模式識別方法》在分析機載火控雷達各工作模式信號特點的基礎上，提出了一種利用幅度重排的工作模式識別方法。該方法充分利用信號幅度分布特征識別跟蹤信號，對信號按幅度大小進行重排，并進行一階差分化處理，通過檢測重排幅度差分的凹口區間，有效地識別出了包含高威脅跟蹤信號的搜索加跟蹤和單目標跟蹤工作模式。仿真試驗結果表明，所提方法對脈沖丟失和干擾不敏感，識別準確率較高，且計算簡單、運算量小，便于工程化實現。

論文《采用乘性RNN的雷達HRRP目標識別》 針對傳統的高分辨距離像識別方法沒有考慮時序相關性，且高分辨距離像的方位敏感性導致樣本的時序性發生變化的問題，提出了一種乘性循環神經網絡模型。首先，將高分辨距離像樣本轉化為序列形式，用于考慮距離單元間的相關性；其次，為了緩解方位敏感性導致的高分辨距離像時序變化與參數固定模型不匹配的問題，根據輸入數據自適應地選擇對應的參數，并對高分辨距離像序列提取穩健的時序信息；最后，采用投票策略將所有時刻的信息進行融合，輸出樣本類別。采用實測數據的實驗結果表明，所提模型能夠有效地提取可分性特征并識別目標。

論文《改進型SVD-FRFT海雜波抑制方法》采用分塊處理、整體判決的思路，提出了一種新的基于時頻信息的SVD-FRFT海雜波抑制方法。首先對較長的回波序列劃分子脈沖塊，分別提取每個子脈沖塊的前Q階信號分量并進行塊間信號關聯，實現目標信號與雜波的初步分離；接著進行自適應分段SVD-FRFT處理，實現各階信號分量的進一步提純；最后采用歸一化時頻脊二次擬合誤差對各階分量進行判決，保留目標信號，濾除雜波信號。在仿真和實測數據上驗證了所提方法的有效性及可靠性。相比于現有海雜波抑制方法，所提方法能夠適應脈沖回波序列信雜比的變化，并且在信雜比較低及多目標環境中，仍能有效地抑制海雜波，提取目標信號。

論文《一種雜波分類輔助的近海岸模糊雜波抑制方法》針對近岸水面區域出現的強模糊地雜波造成多通道合成孔徑雷達系統雜波抑制性能下降的問題，提出一種雜波分類輔助的近海岸模糊雜波抑制方法。首先，分別提取每一個距離-多普勒單元的多視干涉幅度/相位特征和多視干涉幅度梯度特征，構造多視干涉特征協方差矩陣；然后，通過多視干涉特征協方差矩陣間的仿射不變黎曼距離完成自動分類，準確地獲取近海岸區域方位模糊位置；最后，在雜波分類結果的輔助下，選擇獨立同分布的雜波樣本估計背景雜波協方差矩陣，進一步完成合成孔徑雷達多通道圖像域雜波抑制。仿真實驗結果表明，這種方法能夠對近海岸區域雜波進行準確分類，且可以有效地抑制方位模糊雜波。

論文《艦船目標三維散射中心建模及SAR快速仿真方法》針對直接合成孔徑雷達成像仿真方法在實現大型艦船目標回波仿真和合成孔徑雷達成像時時效偏低，難以滿足對海探測制導閉環驗證過程中對合成孔徑雷達快速生成需求的問題，提出了基于三維散射中心的艦船目標合成孔徑雷達回波和成像仿真方法。首先通過射線管積分三維快速成像和CLEAN三維散射中心提取得到不同視角下目標三維散射中心；然后通過對應視角合成孔徑雷達成像幾何建模，快速計算出目標合成孔徑雷達的回波數據，經成像聚集處理得到目標合成孔徑雷達的復圖像。該方法綜合利用了電磁散射中心提取和完整的合成孔徑雷達處理流程，在保持電磁計算精度的條件下，顯著地提高了目標成像仿真的效率和靈活性。以典型艦船目標為例，驗證了該方法的計算精度、效率和靈活性等優勢。

論文《近海船長分布建模與雷達艦船分類能力評估》通過中國船訊網采集了我國近海四大海域約30 000艘艦船的船舶自動識別系統信息，并提取了艦船長度數據。通過對艦船長度的分布擬合，發現韋布爾分布能夠很好地擬合各海域的船長分布，且分布參數有明顯差異。基于該先驗模型，推導出了艦船的大、中、小正確分類概率與徑向尺寸估計誤差之間的關系。結果表明，當艦船航向角介于±75°之間時，我國近海艦船的大中小正確分類概率達到90%的條件是艦船徑向尺寸估計誤差落在區間(-12.67 m，9.41 m)之內。

論文《一種歷史特征輔助的模糊數據關聯算法》針對觀測數據存在強模糊性和不確定性問題，提出了一種基于高分辨一維距離像歷史特征輔助的模糊數據關聯算法。首先，針對高分辨一維距離像的姿態、幅度以及時移敏感性問題，對其提取得到敏感性低的特征；其次，使用航跡起始的特征構建初始特征樣本庫，并使用歷史時刻的特征構建歷史特征樣本庫，且實時更新特征樣本庫；然后，采用區間熵權法確定特征權重，計算量測與目標的模糊隸屬度，構建模糊矩陣；最后，基于最大模糊隸屬度原則實現量測與目標的關聯。實驗結果表明，在目標的機動和非機動場景下，這種算法的關聯性能均優于模糊關聯算法，并且隨著雜波密集程度的增大，兩個算法的關聯性能均逐漸降低，但所提算法的關聯性能更好。

論文《分布式小衛星MIMO-SAR超高分辨成像方法》針對分布式小衛星多發多收合成孔徑雷達的聚束工作模式，提出了一種超高分辨成像方法，降低了多通道高分辨率模式下衛星的存儲壓力以及成像負荷。該方法首先將各通道的全孔徑信號劃分為子孔徑信號；然后對子孔徑信號進行解模糊處理，并利用改進的時域帶寬合成方法獲得大帶寬信號；再使用子孔徑圖像相干融合算法獲得超高分辨率圖像。仿真實驗表明，改進的時域帶寬合成方法能夠有效地合成帶寬，并且所提方法的成像效果良好。該方法的有效性和可靠性得到驗證。

論文《廣角SAR各向異性散射目標分離成像》為解決廣角合成孔徑雷達觀測條件下，許多被照射物體的散射特性會隨著觀測角度的變化而變化，導致重建圖像的分辨率和解析力降低這一問題，提出了一種基于稀疏約束的信源分離成像方法。首先，利用各向同性和各向異性散射目標的不同散射特性，構造聯合系統函數投影算子；然后，基于稀疏約束抑制交叉投影能量，實現混合接收數據的分離成像，使得重建各向異性散射目標的圖像的聚焦質量和可解譯性能都得到了改善；最后，數值模擬驗證了該方法的有效性，其重建圖像的分辨率和解析力都得到了顯著提高。

論文《用于三維散射中心SBR建模的邊緣繞射修正》綜合考慮目標的鏡面反射與邊緣繞射貢獻，提出一種針對基于彈跳射線技術的三維散射中心建模的邊緣繞射修正方法。利用彈跳射線技術，結合圖像域射線管積分和等效邊緣電磁流方法，推導了考慮邊緣繞射修正的三維逆合成孔徑雷達圖像計算公式。仿真實驗驗證了該方法能夠有效地提高三維散射中心的建模精度。

論文《一種多目標與多基地雷達之間的博弈策略》針對多基地多輸入多輸出雷達與多目標之間的對抗博弈，研究了一種多基地雷達系統的功率分配與波束成形聯合技術。在一個確定的信干噪比約束下，多基地雷達系統的主要目的是極小化自身發射總功率，并期望通過波束成形算法來抑制互雷達通道干擾，提升目標檢測和跟蹤的準確性。基于雷達之間的策略非合作博弈，證明了博弈的納什均衡解的存在性和唯一性。然后，根據理論分析提出了一種迭代的聯合波束成形與功率分配博弈算法。該算法利用線性約束最小方差準則得到了多基地雷達的接收波束成形器權矢量，抑制了互雷達干擾的影響。數值結果表明，所提算法較相關博弈算法有更好的干擾抑制能力和更少的功率損耗。

論文《一種深度神經網絡多站雷達系統干擾鑒別方法》針對現有多站雷達系統欺騙式干擾鑒別方法，僅利用目標回波空間相關性單一特征作為度量標準，導致特征提取全面性不夠，鑒別算法有效性和普適性不足的問題，提出一種基于深度神經網絡的多站雷達系統干擾鑒別方法，將多站雷達協同探測技術在空間、時間和頻率域內可用資源多、調度能力強的特點，與深度神經網絡很強的模型學習和特征表示能力相結合，有效地應用于欺騙式干擾對抗領域。充分利用回波數據的未知信息，獲取除相關性之外更多維、更全面、更完善、更深層的特征差異，達到更優的干擾鑒別效果。仿真實驗結果證明，這種深度神經網絡干擾鑒別方法可以有效地降低噪聲和脈沖數量對干擾鑒別性能的影響，緩解非理想條件下目標回波相關系數對干擾對抗技術的限制，拓寬應用過程的邊界條件。

論文《時頻分析聯合帶通濾波抑制間歇采樣轉發干擾》針對常規信號處理方法難以有效抑制間歇采樣轉發干擾的問題，首先在時頻域對數個脈沖重復周期的接收信號進行積累，實現信號時頻信息的增強；然后，結合圖像處理算法在時頻面上準確地提取干擾分布區域，并通過時頻域濾波粗略地重構目標回波信號；最后，依據重構的時域信號構造帶通濾波器實現對干擾和噪聲的抑制。仿真結果表明，該方法可以在低信噪比、多目標環境下有效地抑制多種類型的間歇采樣轉發干擾。相比于其他方法具有更強的穩健性，且在抑制假目標的同時不會造成明顯的真實目標幅度損失。

論文《多基地雷達柵欄覆蓋的優化布站方法》為解決多基地雷達的優化布站問題，提出了一種利用非等分柵欄覆蓋的優化布站方法。該方法首先利用非等分柵欄覆蓋區域之間的關系構造約束條件，將優化問題分解為兩個子問題——單條部署線的優化布站問題和非等分柵欄組合的優化問題；其次，基于單條部署線上的優化布站條件，采用窮舉法求解單條部署線的優化布站問題；然后，根據最小部署成本準則，利用整數線性規劃求解非等分柵欄組合的優化問題；最后，確定最優布站參數。仿真結果表明，相比于現有的同類方法，該優化布站方法可以取得更低的部署成本并且需要的發射站更少。

論文《一種收發互易的頻帶合成STAP-GMTI系統架構》提出了一種基于收發互易的低瞬時帶寬陣列，通過頻帶合成實現高分辨率地面運動目標顯示的系統架構及處理方法。陣列的收發互易實現了等效相位中心的重合，頻帶合成過程中無須補償目標偏離波束中心的相位差，可實現精確的頻帶合成；寬帶信號合成后，采用空時二維信號處理抑制雜波，實現對地面運動目標的檢測。仿真驗證了該系統架構及處理方法的正確性。

論文《一種改進的寬波束線陣雷達物位測量算法》提出了一種改進的寬波束線陣雷達物位測量算法，用于解決寬波束雷達物位測量時強雜波干擾導致的物位測量錯誤問題。利用均勻線陣調頻連續波雷達，首先進行強散射點檢測及其參數估計，獲取強散射點的距離、角度和幅值信息；進而在分析其產生機理的基礎上，進行多維有效點判別，從強散射點集合中識別物位測量的有效點。糧倉實地試驗采用77 GHz寬波束線陣雷達對低介電常數物料進行測量，在現實工業環境中實現了物位的準確、穩定測量。從算法角度突破了雷達物位測量對天線波束寬度的限制，對小型化、低成本的寬波束雷達物位計的研發、應用具有重要意義。

論文《二次諧波加權重構的77 GHz FMCW雷達心率監測方法》針對呼吸及其諧波強干擾下的心率估計問題，提出了一種利用心跳2次諧波信號加權重構的心率監測方法，并運用77 GHz FMCW雷達實現了心率的精準測量。在胸壁位移信號多分辨率分析的基礎上，依據各層能量分布特性，對心跳2次諧波范圍內的子頻帶進行加權處理，以凸顯心跳2次諧波最可能出現的頻率范圍，這不僅避免了呼吸及其諧波的強干擾，而且也能避免譜峰估計中模型階數選擇難題。實測數據表明，這種方法能在77 GHz FMCW雷達上實現高精度的心率監測。

論文《利用共軛對稱性的數字IQ頻域校準方法》針對雷達中頻信號解調過程中的IQ不平衡問題，從IQ不平衡模型及誤差的頻譜特點分析出發，提出了基于共軛對稱性的數字IQ頻域校準方法。首先將存在IQ不平衡的中頻信號進行頻域分解，展開為單邊的理想信號和雙邊的誤差信號，其中誤差信號可進一步分解為鏡像分量誤差和主頻分量誤差；然后利用兩種誤差信號的原始頻譜和共軛信號頻譜的對應關系，在數字端通過頻譜運算，得到誤差信號的頻域估計；最后對中頻信號頻譜和誤差信號頻譜估計值進行相減相消，完成校準。合成孔徑雷達成像實驗結果表明，所提方法可以有效地抑制中頻信號的鏡像分量誤差和主頻分量誤差，從而有效地校準IQ的幅相不平衡問題。

論文《一種Si CMOS的Ka波段毫米波功率放大器》為了滿足毫米波雷達或通信系統對更高發射功率的需求，基于65 nm Bulk Si CMOS工藝制程設計了一款Ka頻段功率放大器。該功率放大器工作于30～32 GHz，采用了共源共柵差分對結構的兩級放大單元，使用中和電容增強電路的穩定性，并以變壓器為基礎設計實現了片上無源阻抗匹配網絡。經過測試，該功率放大器在工作頻段內的最大輸出功率為16.3 dBm。當功率放大器過驅動時，其最大功率附加效率為16.9 %，-1 dB壓縮點為13.2 dBm，功率增益為23.6 dB。這種功率放大器芯片在功率增益和芯片面積利用率方面具有優勢，為硅基毫米波功率放大器提供了一種可行的高功率輸出的設計實例。

我們相信讀者可以從以上的學術論文中發現很多有益的思路和解決問題的方法，并借此機會感謝所有作者的貢獻以及所有評審專家的辛勤付出。是大家的無私奉獻和辛勤努力，使得編委團隊成功組織了這一期專題。