專題:雷達通信一體化

特邀策劃人

歐陽繕

桂林電子科技大學教授，博士生導師，桂林電子科技大學原副校長，中國電子學會遙感遙測遙控分會常務委員,中國電子學會電路與系統委員會委員，中國航空學會信息融合專業委員會委員，《無線電工程》編委會副主任委員及特邀審稿專家，《通信學報》《電子與信息學報》編委，多次擔任IEEE系列國際學術會議的TPC Co-Chair。主持國家重點基礎研究發展計劃課題、國家自然科學基金面上課題、國防預研課題、省部級課題等30余項，獲省部級科技獎5項。近年來在《IEEE Trans.Signal Processing》《IEEE Trans.Nueral Networks》《中國科學》等國內外科技期刊上發表學術論文100余篇，其中60余篇被SCI、EI檢索，并被國際學術期刊(SCI源刊)廣為引用。

彭冬亮

杭州電子科技大學教授，博士生導師，控制科學與工程博士學位點負責人，模式識別與智能系統國防特色學科負責人，信息物理感知與控制高等學校學科創新引智基地(111基地)副主任，中國航空學會信息融合專業委員會委員，中國指揮控制學會海上指揮控制專業委員會委員。《無線電工程》編委及特邀審稿專家，《Aerospace Science and Technology》《IET Radar,Sonar & Navigation》等國際期刊審稿人。研究成果獲國防科技進步二等獎2項、浙江省科學技術三等獎1項。出版學術專著1部，發表論文60余篇。

王 爽

西安電子科技大學教授，博士生導師，西安電子科技大學研究生院副院長，智能信息處理研究所副所長，陜西省自動化學會控制理論及應用專委會委員，中國電子學會高級會員，中國計算機學會高級會員，美國電氣電子工程師協會(IEEE)會員，《無線電工程》編委及特邀審稿專家，《IEEE Trans.GRS》《IEEE JSTARS》等國際期刊審稿人。研究成果獲省部級科技獎勵一等獎2項，陜西省教學成果一等獎1項，作為第1發明人已授權國家發明專利27項，合作發表論文SCI檢索62篇，EI檢索69篇，合作出版專著4部。

郭雨薇

西安電子科技大學副教授，博士后創新人才支持計劃入選者，智能感知與圖像理解教育部重點實驗室骨干成員，智能感知與計算國際聯合研究中心骨干成員，智能感知與計算國際合作聯合實驗室骨干成員，《無線電工程》特邀審稿專家。主要研究方向：人工智能、圖像理解與解譯。在國內外著名期刊上發表SCI檢索論文數篇，以第一作者在《IEEE Transactions on Fuzzy Systems》《IEEE Transactions on Cybernetics》《Pattern Recognition》等SCI一區與二區(中科院分區)期刊上發表學術論文多篇。

隨著科學技術的快速發展，雷達通信一體化發展程度也逐漸加深，通過一套共用的硬件設備來實現雷達探測與通信傳輸，相比于傳統單一的雷達或者通信設備，更易集成化、小型化和高效利用頻譜。通過將雷達與通信進行一體化結合發展，發揮二者的功能和作用。一方面，通過內部結構的優化，實現信息數據的共享，既可以探測目標，又可以完成信息傳輸任務；另一方面，雷達通信一體化可以提高抗干擾能力、電磁兼容性能、頻譜利用效率與信息交互效率。為集中展現雷達通信一體化在通信傳輸與雷達探測多功能一體化發展中的最新理論研究成果及前沿技術方法，《無線電工程》2022年第3期刊出“雷達通信一體化”專題，經過公開征稿和專家評審，最終錄用稿件6篇，內容主要包含綜述、波形設計、接收技術、信號獲取及信息處理等方面的研究成果。

在雷達通信一體化的研究中，一體化信號的調制設計是關鍵。黃高見等在《雷達通信一體化信號調制技術綜述》一文中，對基于Chirp信號的一體化信號設計、基于擴頻調制技術的一體化信號設計、基于多載波調制技術的一體化信號設計、基于陣列技術的一體化信號設計及其他一體化信號調制技術，如波形分集、連續相位調制等雷達通信一體化信號調制技術進行了全面梳理分析。接著對V2V智能駕駛、雷達追蹤定位與安全通信、雷達距離域抗干擾與通信等幾種應用場景中的一體化調制技術的相關性做了概述，并給出了一些性能仿真示例，指出在不同的雷達通信一體化應用場景中選擇不同的一體化調制技術的重要性。同時，討論了設計雷達與通信一體化信號需要面對的一些關鍵問題，如雷達與通信性能最優化、工作體制、雷達通信一體化信道模型、多天線一體化信號設計、多址通信和雷達通信一體化接收信號處理等，并討論了多波束一體化信號設計的不同方案，結合文中豐富的文獻可為讀者提供研究參考。

雷達嵌入式通信(REC)作為一種新型隱蔽通信技術，既可以實現頻譜共享，還能保證信息得到有效、可靠、保密傳輸。張澄安等在《基于CNN的雷達嵌入式通信接收技術研究》一文中，針對通信可靠性和抗截獲性對RF標簽嵌入通信波形的功率大小的矛盾，提出了一種基于卷積神經網絡(CNN)的REC合作接收機結構——CNN接收機。將傳統REC合作接收機接收算法中濾波處理后的信號輸入神經網絡進行訓練，提取通信信號的特征。基于深度學習的REC接收方法通過訓練對濾波器輸出的波形特征進行學習，從而為接收機提供了更多的判決條件，達到更好的判決性能。文中給出了CNN接收機的設計原理及詳細結構，并對CNN接收機的接收性能進行了仿真和分析。相對于傳統NP接收機，CNN接收機有著更好的檢測概率性能和SER性能，通信可靠性能得到了一定提升。

雷達通信一體化信號波形的正交性對系統性能及系統設計至關重要。馬啟成等在《基于STBC編碼的MIMO-CE-S16PSK-OFDM-LFM雷達通信一體化波形設計》一文中，在恒包絡S16PSK-LFM雷達通信一體化信號的基礎上設計了基于STBC編碼的恒包絡MIMO-CE-S16PSK-OFDM-LFM雷達通信一體化信號。在S16PSK-LFM調制波形基礎上，采用OFDM技術克服多徑衰落對通信性能的影響,通過設定特殊的各個子載波的初始頻率，使相鄰子載波的頻率差為線性調頻的遞增量的2倍，來更好地實現雷達通信一體化波形的分離,采用恒包絡PM調制技術(CE技術)來使OFDM調制的峰均功率比(PAPR)為0。為突破單天線信道容量的香農定理限制，在CE-S16PSK-OFDM-LFM信號中引入了MIMO技術。為獲得完全的天線增益以及實現天線信號向量的完全正交分離，在MIMO-CE-S16PSK-OFDM-LFM信號中引入了Alamouti設置的STBC編碼,并對所設計的雷達通信一體化信號波形的通信誤碼率、信道容量和雷達模糊函數的性能進行了仿真分析。

雷達通信一體化中雷達影像處理和分析是重要的部分。極化合成孔徑雷達能夠獲取地物更多的散射和極化信息，是重要的信息獲取手段，但是由于相干斑噪聲的影響，其影像處理和解譯都受到制約。針對這一問題，楊國輝等在《基于極化SAR相干斑模型的非局部均值相干斑抑制》一文中，提出了一種基于極化SAR相干斑模型的形狀自適應非局部均值的相干斑去噪方法，該方法將非局部策略與極化SAR相干斑模型相結合，對于極化協方差矩陣的對角線元素和非對角線元素分別進行處理，首先對對角線元素按照乘性噪聲模型處理，然后計算復相關系數，再對非對角線元素進行處理，在抑制相干斑噪聲的同時可以更有效地保持極化特性和邊緣結構信息。

在實際跟蹤環境中，雜波測量空間分布特性往往是未知時變的，雜波密度通常被用來描述雜波測量的空間分布特性，是決定多目標自動跟蹤性能的核心環境要素。現有的空間稀疏度的雜波密度估計方法在多目標自動跟蹤場景下的雜波密度估計偏差急劇增大。針對這一問題，周福珍等在《一種基于雜波稀疏度改進的雜波密度估計方法》一文中，通過計算以待估點為中心的超球體內測量來源于雜波的概率來估計超球體內真實的雜波個數，消除超球體內目標測量帶來雜波密度的估計偏差，從而極大地提升復雜環境下多目標航跡的起始與維持性能。

實際作戰空間中，電磁信號是矢量信號。因此，完備的電場信號和磁場信號應該是一個六維復矢量。隨著電子對抗技術的發展，電子偵察系統(ESM)不僅需要測量目標信號的空間信息和頻率信息，還需要得到目標的細微特征，如電磁波的極化。極化在目標的檢測與增強、識別和抗干擾方面有著巨大的應用潛力，同時也是決定其性能瓶頸是否能取得突破的核心要素。現有的DOA和極化聯合估計方法需要四維的譜峰搜索，導致其計算量急劇增大。針對這一問題，劉淳熙等在《極化敏感面陣的DOA-極化參數降維估計算法》一文中，提出了一種基于不等式約束的降維MUSIC算法，通過建立極化參數與空域參數分離的長矢量模型，利用極化矢量的模值有界性，將四維的譜估計問題轉化為不等式約束，有效降低了算法的搜索維度，在保證算法高精度的同時，能夠極大地降低算法的計算量。

在專題出版之際，特此感謝參與稿件函評的各位專家學者，感謝他們對稿件的審閱和提出的寶貴意見，保證了專題稿件的質量。最后，感謝《無線電工程》編輯部各位老師的辛勤工作和大力支持。希望本專題能夠對雷達通信一體化研究起到借鑒和促進作用。