基于杂波和噪声联合稀疏特性的直接数据域STAP方法

针对机载预警雷达空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)所面临的异构杂波环境,基于杂波和噪声的联合稀疏特性提出了一种直接数据域(direct data domain,D3)STAP方法。首先通过子孔径平滑技术扩充训练样本集合;然后基于杂波谱二阶表征理论构造STAP功率字典矩阵、导出目标函数,并解得待检测单元信号的空时功率谱;最后根据杂波先验信息重构无孔径损失的杂波加噪声协方差矩阵。数值实验验证了所提方法的协方差矩阵估计精度高于传统的稀疏恢复D3-STAP算法,且在理想情况和存在阵列误差的情况下,所提方法皆具备更好的低速目标检测性能。

一种抑制严重非均匀杂波的机载MIMO-STAP方法

在机载MIMO雷达体制下,针对严重非均匀环境(包括斜视阵和前视阵近程段),提出了一种新的基于时域平滑的两级级联降维STAP方法,先后对杂波和孤立干扰进行抑制.第一级对少量独立同分布(IID)辅助样本进行平滑,用得到的所有样本估计杂波特性并用先时后空自适应级联处理器(称为mDT-SAP)中的3DT-SAP(简称3DT)方法进行抑制,第二级用待检测距离单元数据进行平滑估计孤立干扰特性并用3DT方法进行抑制.该方法克服了直接数据域(DDD)方法空时孔径损失大,误差鲁棒性差及没有充分利用统计信息的缺点,具有良好的性能.计算机仿真实验验证了其有效性和优越性.

有源干扰条件下机载MIMO雷达STAP协方差矩阵秩的分析

该文分析了正侧阵机载MIMO雷达杂波加有源干扰协方差矩阵的结构,得到杂波加有源干扰协方差矩阵秩的上界为杂波的秩与有源干扰的秩之和减去有源干扰个数。并由此得到MIMO雷达杂波加有源干扰协方差矩阵非满秩而SIMO雷达杂波加有源干扰协方差矩阵满秩时有源干扰个数的范围。当有源干扰的数目在此范围时,SIMO雷达的理论性能严重下降,而MIMO雷达在理论上仍然有足够的自由度来抑制杂波和有源干扰,从而保证有较好的性能。通过仿真实验验证了上述结论。

一种基于频域STAP处理的多通道SAR-GMTI算法

推导了频域空时信号处理(STAP)的原理,提出了一种多通道合成孔径雷达地面慢速运动目标检测(SAR-GMTI)和运动参数估计方法。该方法首先采用频域STAP方法抑制杂波,之后利用慢速运动目标和静止目标的多普勒调频近似的特点,采用去调频(Dechirp)方法将参考信号与抑制后的杂波相乘间接实现目标匹配,也就是运动目标能量聚焦,最后通过维格纳-威利分布(WVD)进行运动目标检测和运动参数估计。理论分析和计算机仿真结果验证了该方法的有效性。

STAP并行处理系统的调度问题研究

为了研究空时自适应处理(STAP)并行系统中的调度问题,以系统数据和任务为研究对象,以时延和吞吐率为目标函数参数,以均衡性和扩展性为系统设计理念,首先研究了STAP系统的数据划分和任务映射方法。然后提出了任务映射模型,建立了任务流程粗粒度有向非循环图(DAG),进一步分析了STAP系统中的两个重要性能指标。并基于以性能指标为参数的目标函数,研究了STAP系统中的调度策略,提出的五步映射法能够较好地均衡系统负载,满足系统的设计要求。最后给出了一组基于异构处理系统的测试基准和实际STAP系统的实现过程,验证了该研究的有效性。

非均匀杂波环境3D-STAP方法研究

传统二维空时自适应处理(2D-STAP)利用与待检测单元相邻单元的独立同分布杂波样本估计待检测单元的杂波特性.而许多实际应用情况中(如前向阵),杂波谱分布随距离(俯仰角)变化而变化,杂波统计特性与距离(俯仰角)相关,呈现非均匀性,2D-STAP方法性能严重下降.本文首先对非正侧面阵配置所产生的与俯仰角相关的杂波分布规律进行了分析,然后对3D-STAP方法能有效解决与俯仰角相关的杂波非均匀问题的本质机理进行了研究,最后通过仿真实验从杂波抑制性能和运算量两个方面,论证了非均匀杂波环境下3D-STAP方法的综合性能.

可适应阵列误差和非均匀杂波环境的多通道SAR图像域STAP方法

多通道SAR图像域STAP方法是一种利用了长相干积累时间的STAP方法,其杂波抑制和运动目标检测能力强。但是,目前的多通道SAR图像域STAP方法均是在理想条件下给出的,没有考虑阵列误差和非均匀杂波环境对其性能的影响。文中分析了阵列误差和非均匀杂波环境的影响,提出了一种可适应阵列误差和非均匀杂波环境的多通道SAR图像域STAP方法。基于实测杂波数据的实验验证了所提方法的正确性。

STAP技术在有源干扰环境下的运用方法

为了在复杂的有源干扰环境下改善空时二维自适应处理(Space-time Adaptive Process-ing,STAP)技术的处理性能,提出了一种基于局部空域自适应阵列处理的改进型自适应波束形成方法。这是一种空间抗干扰与STAP技术滤除杂波级联的方法。采用MUSIC技术对有源干扰的波达方向进行估计,然后分别在期望方向和干扰方向形成接收多波束,再在波束域进行自适应处理以抑制有源干扰,最后在空间反干扰滤波后运用STAP技术进行杂波抑制。仿真结果表明,该方法能有效估计出干扰源的方位,使STAP技术在有干扰的环境下也能保持较好的杂波抑制性能,同时在波束域进行自适应滤波,大大降低了抑制干扰所需的运算量,理论分析和仿真结果表明了该算法的有效性。

机载双基STAP非线性时变加权技术的研究

针对机载双基地雷达杂波的距离相关特性,提出一种新的基于非线性时变加权(NL-TVW)技术的空时自适应处理(STAP)方法用于抑制双基杂波。该方法考虑了双基杂波角度-多普勒频率特性随距离变化的非线性因素,可有效抑制来自远、中及近距离场景中的杂波回波。此外,NL-TVW方法是与数据相关的,可自适应地补偿双基杂波的距离非平稳性而无需了解有关雷达平台或场景的先验知识。仿真结果表明:在不同双基距离的场景下,非线性时变加权法比基于线性时变加权的STAP方法和无任何补偿措施的双基STAP方法有更优的杂波抑制性能。

多通道SAR频率多普勒域宽带长CPI STAP方法

在频率-多普勒域,提出了一种适合多通道SAR系统的宽带长CPI(Coherent Processing Intervals)STAP(Space Time Adaptive Processing)方法.该方法突破了传统STAP方法"距离走动不能超过一个距离分辨单元"的限制,能够适应运动目标沿时间维/空间维的跨距离单元走动,从而能够利用长的相干积累时间和长基线,其运动目标检测和速度估计性能远远优于传统的GMTI(Ground Moving Target Indication)方法.

机载双基地STAP的OP-DW预处理算法及其性能研究

距离模糊杂波和杂波数据样本距离非均匀对机载双基地雷达杂波STAP性能影响严重,文章提出了一种正交投影-多普勒频移算法以实现模糊杂波抑制和非均匀性补偿.该算法首先基于待检测距离环杂波空间和时间多普勒频率信息构造空间和时间投影矩阵,重构杂波数据,消除模糊杂波,然后利用多普勒频移对杂波样本间距离非均匀性进行补偿.仿真表明:该算法对任意双基地几何场景都有良好适应能力,可有效提高机载双基地雷达STAP性能.

一种基于DPCA相位补偿的降维ΣΔ-STAP方法

分析了机载火控相控阵雷达的地杂波的空时二维分布特点,提出了一种基于DPCA(displaced phasecenter antenna)相位补偿的降维∑-ΔSTAP方法,分析了其平台运动补偿的基本原理,对其低速动目标检测性能进行了计算机仿真分析,并将其性能与运算量同3DT-∑-ΔSTAP进行了比较。结果表明,该处理方法不仅具有接近于3DT-∑-ΔSTAP的杂波抑制性能,而且运算量远低于3DT-∑-ΔSTAP,因此是机载火控雷达机上处理的一种优选方案。

阵元失效情况下的STAP性能研究

本文针对矩形面阵的情况,讨论了面阵上不同阵元失效情况对阵列方向图、杂波特性及STAP性能的影响.可以发现,在加权的情况下失效阵元距阵面中心越接近,阵列方向图主瓣下降,副瓣升高越严重,子阵中失效阵元增多时,杂波自由度会随之增加,但当整个子阵失效时,杂波自由度反而会降低到接近原先无阵元失效的情况.文末讨论了阵元失效对目标信号相参积累的影响,对两种STAP算法在不同阵元失效情况下的性能进行了仿真分析,可以看出,阵元失效除了可能导致杂波自由度增加,还可能致使空域自适应方向图畸变,从而对自由度较匮乏的算法影响较大,最后针对空域自适应方向图畸变提出了一种空域深加权的改善方法,有一定的改善效果.

基于空时联合约束的机载雷达STAP单脉冲角度估计方法

对现有STAP(Space-Time Adaptive Processing)单脉冲角度估计方法存在单脉冲比失真及目标多普勒失配时角度估计性能严重下降的问题,本文从数学上分析了常规STAP单脉冲方法的失效机理,并基于机载雷达杂波的空时耦合特性,将差波束约束条件扩展到空时二维空间,提出了基于空时联合约束的STAP单脉冲角度估计方法,将单脉冲曲线延伸为单脉冲曲面,通过空时联合约束显著提高了目标角度估计的精度和稳健性.计算机仿真结果验证了本文方法的有效性.

星载稀疏孔径GMTI雷达STAP仿真研究

地面动目标检测(GMTI)是脉冲多普勒雷达的重要应用领域之一。星载稀疏孔径GMTI雷达系统比传统的机载系统具有更强的适应性和更好的检测性能而受到广泛关注。文中应用空时自适应处理(STAP)对星载稀疏孔径GM-TI雷达的动目标检测方法和性能进行了仿真研究;基于星载均匀直线阵列GMTI雷达系统,运用典型的STAP算法获得了目标检测的结果。进而对孔径位置偏差、相关处理间隔和脉冲重复频率等参数变化时系统检测性能进行了分析。

基于频率非均匀采样杂波谱配准的天基雷达STAP方法

地球自转和非正侧面阵配置会使得天基雷达杂波谱随距离发生变化,呈现出非平稳性,从而严重影响统计STAP方法的杂波抑制性能。为了补偿这种非平稳性,该文提出了一种基于频率非均匀采样的杂波谱配准方法,建立了非均匀谱配准法的数学模型,给出了频率非均匀采样点的选取方法以及谱配准后杂波协方差矩阵的估计方法等。通过对天基雷达的仿真实验表明,上述谱配准法可有效消除杂波非平稳性,获得较好的处理性能。

基于修正STAP的高速空中机动目标检测方法

空时自适应处理(Space-time adaptive processing,STAP)是一种有效的机载雷达运动目标检测方法。空中目标的高速运动会导致其回波产生严重的距离走动和多普勒模糊,并且目标作加速运动时还会导致其多普勒频率随时间变化(即多普勒走动)。为了有效检测上述目标,本文提出了一种新方法,该方法在目标距离走动校正之前首先进行杂波抑制,避免了直接利用Keystone变换校正存在多普勒模糊的运动目标距离走动时影响杂波分布特性,进而降低STAP性能的问题;对距离走动校正后的数据进行修正STAP,估计出目标的加速度,并根据估计值对多普勒走动项进行补偿;最后进行常规空时二维波束形成来实现目标能量积累。仿真结果证明了该方法的有效性。

机载雷达多通道STAP系统设计实现

空时二维自适应处理(STAP)是机载雷达有效抑制杂波和干扰的关键技术,现阶段该技术研究的热点难点之一是大数据流下的高精度实时系统实现问题。本文采用均衡任务处理的方法设计了STAP并行系统,在分析了STAP系统任务特点后,给出了系统任务和任务级的测试基准,基于多DSP异构处理板提出了四通道STAP系统的设计方案并予以实现,系统级测试结果分析表明系统具有较好的均衡性,最后提出几点STAP系统设计实现中的关键问题。

地面慢速目标检测的STAP方法

本文研究机载火控雷达检测地面慢速目标的空时二维处理方法 .由于机载火控雷达是前视阵 ,工作波长短 ,载机运动速度快 ,脉冲重复频率低 ,使得杂波多普勒频率多重模糊 ,主瓣杂波带宽大 ,常规处理性能很差 .本文重点分析了机载火控雷达检测地面慢速目标的特点 ,指出主瓣杂波是制约系统检测性能的主要因素 ,并结合这些特点比较了机载火控雷达滤除主瓣杂波的时空级联自适应处理和空时联合自适应处理的区别 ,比较了几种情况下系统对慢速目标的检测性能 .

机载双基地雷达STAP分析

空时自适应处理(STAP)是机载雷达信号处理中的一项关键技术,近年来机载双基地雷达STAP的研究成为热点。机载双基地雷达表现出复杂的杂波特性,即严重的杂波距离相关性,导致传统STAP方法杂波抑制性能严重下降。为此,本文首先对现有解决机载双基地雷达STAP面临的杂波距离相关性问题的典型方法的机理和特点进行了分析,然后对各种解决杂波距离相关性的方法进行了综合比较评价,最后得出结论:基于谱配准的杂波距离相关性补偿方法是解决存在距离模糊时机载双基地雷达距离相关性问题最有潜力的方法。