空频抗干扰对GNSS载波相位测量的影响

对于全球导航卫星系统(GNSS)的抗干扰,最有效的是采用自适应天线阵技术,但这种抗干扰处理会引入与信号入射方向相关的载波相位测量偏差,限制了其在高精确度测量领域的应用。为减小抗干扰处理的偏差,引入测量偏差及其分析方法,建立仿真模型,并搭建软件接收机进行实验。结果表明,在不增加额外约束的条件下,采用空频最小方差无畸变响应算法实现空频抗干扰处理器,不会引入载波相位测量偏差,非常适用于对抗干扰性能和测量精确度均有苛刻要求的场合。

机载多载频频控阵非均匀距离模糊杂波抑制方法

机载雷达下视工作面临严重的地海杂波,雷达平台运动造成杂波多普勒频率严重扩散,将微弱目标完全淹没。空时自适应处理(space time adaptive processing,STAP)技术通过联合多天线脉冲的接收信号,能够有效地抑制杂波,实现运动目标检测。对于非正侧视阵列高速平台雷达,杂波距离依赖和距离模糊严重制约着目标检测性能。基于多载频频控阵,通过发射一组载频不同的正交信号,在杂波回波中,获得新的发射维自由度,并根据不同模糊在发射维的差异分离各模糊区域。此外,通过进一步对分离后的近程进行杂波补偿,利用降维STAP实现杂波抑制。仿真结果验证了所提方法的有效性。

全相位FFT在SFAP抗干扰算法中的应用

介绍了一阶空频自适应处理(SFAP)算法的实现方式,指出SFAP中截断FFT操作会造成频谱泄露,分析了频谱泄露对SFAP算法抗干扰性能的影响。本文中采用加窗处理抑制频谱泄露,并提出将全相位FFT(apFFT)应用到SFAP算法,对加窗处理后的SFAP抗干扰性能进行了仿真研究。仿真结果表明,截断FFT会造成频谱泄露,加入不同的窗函数能够有效抑制截断FFT造成的频谱泄露,从而不同程度地提升输出信干比(SIR)。相比传统的窗函数,全相位窗能够更好地抑制频谱泄露,更大程度地提升SFAP处理后的SIR。

GNSS空频自适应处理观测量偏差抑制算法

空频自适应处理具有良好的抗干扰能力,在卫星导航接收处理过程中得到广泛应用.但是常规的空频自适应处理会使导航信号的伪距和载波相位产生测量偏差,无法满足高精度差分定位需求.针对该问题,提出了一种基于阵列响应的空频自适应处理观测量偏差抑制算法,通过计算各个频格中心频点的阵列响应,对各中心频点阵列响应的相位进行校正,同时使校正频点阵列响应的幅度保持不变,既减小了空频自适应处理对观测量精度的影响,又不改变阵列合成方向图的零陷位置和深度.该算法能够对伪距偏差和载波相位偏差同时进行抑制,同时具有不影响算法自由度,对抗干扰性能无影响的特点,可满足高抗干扰条件下的高精度定位需求.理论分析和仿真结果均验证了该算法的有效性.

面向线性调频干扰的空频自适应处理算法

针对卫星导航应用中线性调频(linear frequency modulated,LFM)干扰统计特征时变引起的抗干扰性能下降问题,提出了一种基于数据空时频三维特征分组的空频自适应处理(space-frequency adaptive processing,SFAP)算法。首先通过时频分析方法获取采样数据的时域、频域联合分布,并利用空间相关系数分析相同频率干扰在不同时间的空间相关性,然后对SFAP的采样数据进行分组,将不同时间具有相同频率和到达角参数的采样点分到相同组,最后利用分组后的数据进行协方差矩阵估计、权值计算和自适应滤波,提高了干扰特征值、增加了零陷深度、提升了抗干扰能力。仿真结果表明,所提算法可有效提升卫星导航接收机对LFM干扰的抑制能力,且对存在单个和多个LFM干扰的场景均能适用。

对机载雷达STAP的调频转发干扰研究

针对空时自适应处理(STAP)过程中,训练样本内包含干扰目标时,自适应处理器会在该干扰目标所在方位-多普勒频率处产生零点这一特性,提出一种调频转发干扰方法。该方法通过对干扰机接收信号加以频率调制,在目标周围生成多个距离分布可控的假目标,破坏训练样本独立同分布条件,导致从训练样本中估计得到的样本协方差矩阵与真实的协方差矩阵偏差加大,从而影响自适应处理器检测目标结果。仿真结果表明,该方法产生的假目标既可有效降低空时自适应处理系统的目标检测性能,也可构成对空时自适应系统的欺骗干扰。

子带自适应阵列处理的实现与性能分析

针对空频自适应滤波处理中节拍样点两端的输出信干噪比急剧下降的问题,建立了子带自适应阵列处理与空时自适应阵列处理等效关系的数学模型,指出了变换正交基函数的影响,提出利用时频分析特性优良的小波包变换取代傅立叶变换形成新的子带自适应阵列处理,减少子带间的频谱混叠,从而提高系统节拍样点两端的输出信干噪比。对基于不同窗函数的空频自适应处理和基于小波包变换的子带自适应处理进行了性能仿真,验证了小波包相对于加窗空频自适应处理的优越性。

基于频率分集阵列的机载雷达距离模糊杂波抑制方法

针对机载预警雷达运动目标存在距离模糊的问题,该文提出一种基于频率分集阵列体制的空时自适应处理(STAP)距离模糊杂波抑制方法。该方法利用频率分集引入的距离维可控自由度,将距离模糊数反映到信号的导向矢量中,通过将不同距离模糊区域的杂波和目标信号在空间频率域实现分离,并在不同的距离模糊区实现杂波抑制。该方法仅在一个脉冲重复频率下即可实现运动目标检测和距离解模糊,大大提高了机载雷达系统的性能。仿真实验验证了该文方法的有效性。

多载频星载MIMO-SAR系统动目标检测技术研究

该文研究多载频星载MIMO-SAR系统动目标检测技术。针对多载频星载MIMO-SAR的特点,使用子空间投影的空频自适应处理抑制杂波,并提出一种双门限恒虚警检测器。双门限恒虚警检测器主要思想是各载频对应的回波信号通过SFAP杂波抑制后,使用剔除平均恒虚警检测动目标,得到各载频对应的检测结果,最后将检测结果使用二进制多次脉冲积累进行二次检测,进一步提高检测概率。仿真结果表明,空频自适应处理能有效抑制杂波;同时双门限恒虚警检测器将有助于进一步提高多载频星载MIMO-SAR系统动目标检测性能。

星载GMTI稀疏阵雷达的STAP研究

针对稀疏阵的欠采样会引起动目标检测盲区的问题,基于星载GMTI(ground moving targets indica-tion)稀疏线阵雷达,分析了多载频稀疏阵雷达的系统模型和空时自适应处理(space time adaptive processing,STAP)的基本原理,考虑了非周期阵列对减少盲区的作用。仿真结果表明采用多载频模式可有效改善稀疏引起的动目标检测盲区。

正交模式分布式小卫星雷达杂波抑制性能研究

为了分析和比较正交模式和传统相控阵模式下分布式小卫星雷达的杂波抑制能力,建立了各卫星平台发射正交波形的信号模型,考察了码分正交、频分正交和相控阵模式下分布式小卫星雷达的杂波抑制性能,并给出了其性能限。研究表明,频分正交模式可有效增加系统自由度,减少稀疏采样区,故其杂波抑制性能明显优于码分正交和传统相控阵模式。计算机仿真验证了分析的正确性。

前视阵FDA-STAP雷达距离模糊杂波抑制方法

高重复频率前视阵机载雷达地杂波不仅存在严重的距离依赖性,而且存在距离模糊问题,传统空时自适应处理(STAP)方法在距离依赖和距离模糊同时存在时难以有效实现杂波补偿和杂波抑制。针对距离模糊下的机载雷达杂波抑制问题,该文提出一种基于频率分集阵列STAP雷达的距离模糊杂波分离与抑制方法。该方法利用频率分集阵列发射导向矢量的距离角度2维依赖性,通过空间频率域子空间投影实现距离模糊杂波的分离,然后对分离后的杂波分别进行距离依赖补偿,最终实现无模糊区域和模糊区域的杂波抑制和运动目标检测。仿真实验验证了该文方法的有效性。

对机载雷达STAP系统的调频干扰研究

空时自适应处理(STAP)是一种有效地抗干扰技术,但在非均匀环境下其性能将大大降低。首先介绍了机载相控阵雷达STAP技术的基本原理,然后研究了间歇采样转发干扰和正弦加权调频干扰的原理和特点,提出了一种新的产生非均匀环境的干扰方法—间歇采样正弦加权调频干扰。即干扰机对接收到的雷达照射信号先进行间歇采样处理,再附加正弦频率调制,然后将调频结果放大转发出去,根据调制参数不同可以产生假目标欺骗干扰和覆盖干扰,构造非均匀环境降低STAP处理性能。仿真结果证明了理论的正确性和干扰的有效性。

基于单通道SAR多子孔径空频处理的动目标检测算法

该文提出了一种基于单通道多子孔径空频自适应处理的运动目标检测方法:首先给出了基于方位频谱划分获取子孔径的处理过程,构造出类似于多通道的子图像。详细分析了多子孔径空时等效信号的原理,将不同合成中心时刻的子孔径序列所获得的回波信号等效成同一时刻不同空间位置所获得的回波信号,利用时延差异来获取空间信息,建立起后续处理的2维信号模型。在此基础上,结合多通道杂波抑制的思想,提出了采用多子孔径间空频自适应处理实现杂波抑制与运动目标检测的算法。最后,仿真实验验证了该方法的有效性。

基于频心法的STAP非均匀检测器

针对杂波谱移动非均匀和功率非均匀现象,提出了"频心"法非均匀检测器。该检测器利用杂波谱移动非均匀和功率非均匀环境下杂波散射中心频率和能量随距离变化这一特点进行非均匀样本选取。仿真结果证明这种非均匀检测器在杂波谱移动非均匀和功率非均匀环境下具有较好的非均匀检测性能。

机载雷达杂波抑制优化与性能分析

为了有效分析机载雷达杂波抑制特性和提高目标检测性能。建立了天线行子阵和列子阵的天线发射方向图模型,同时采用空时自适应处理(Space Time Adaptive Processing,STAP)的机载雷达杂波分析方法,根据目标的导向矢量和杂波与噪声的协方差矩阵建立了杂波功率谱的数学模型,选取不同的脉冲重复频率仿真分析了杂波的特征值谱和改善因子以及杂波空时谱。仿真结果表明:低脉冲重复频率和中脉冲重复频率使杂波谱扩散;随着脉冲重复频率的减少,杂波的相关度减少;STAP法适合高脉冲重复频率的情形,为抑制雷达杂波提供了依据。

基于STFAP的MIMO雷达运动目标参数估计的CRB研究

多发多收(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达在目标检测、参数估计等方面具有显著优势。目标参数估值的CRB被证明是系统设计和空时自适应处理(STAP)性能分析中的有力工具。该文针对采用频分正交信号的共置天线MIMO雷达,首先建立基于MIMO雷达的目标和杂波空-时-频信号模型;在此基础上,研究基于空-时-频自适应处理(STFAP)的MIMO雷达地面运动目标角度和多普勒参数最大似然估值的克拉美-罗界(CRB);最后通过CRB性能仿真分析验证了MIMO雷达STFAP有效消除动目标检测盲速,提高目标参数估计精度的优势。

基于步进频率正交信号的星载MIMO-GMTI雷达空时频处理研究

多发多收(MIMO)体制雷达综合采用多通道、多频技术,为解决星载GMTI面临的探测慢速运动目标和消除盲速估计等问题提供了有效途径。MIMO雷达工作的基础是有效的波形设计。因此,在分析正交波形性能的基础上,结合GMTI应用需求,建立了星载MIMO雷达步进频率正交信号的基本参数确定准则,研究了步进频率MIMO雷达空时频联合自适应处理的基本原理,通过仿真验证了MIMO雷达在杂波抑制和GMTI性能上的优势。

基于频移假目标对机载雷达STAP技术干扰效果的研究

空时自适应处理(STAP)是一种有效的抗干扰技术,但其在非均匀环境下的性能将大大降低。介绍了STAP的基本工作原理,研究了基于频移的假目标干扰,利用假目标构造非均匀环境,从理论上分析了假目标干扰对STAP性能的影响,通过仿真验证了干扰效果。

稳健的基于参数化协方差矩阵估计的空时自适应处理方法

参数化协方差矩阵估计(Parametric Covariance Matrix Estimation,PCE)方法利用雷达系统参数估计杂波协方差矩阵(Clutter Covariance Matrix,CCM),显著提升非均匀环境下空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)的性能;但是在系统参数和杂波分布存在误差情况下,性能下降严重.本文提出一种稳健的基于PCE方法的STAP杂波抑制方法.首先利用稀疏恢复方法与Radon变换估计杂波分布,然后提出一种归一化广义内积统计量修正杂波的分布,最后利用PCE方法估计CCM并进行STAP杂波抑制.通过分析舰载高频地波雷达仿真和实测数据处理结果表明:所提方法的稳健性大幅提升,相比稀疏恢复STAP方法和前后向空时平滑STAP方法滤波器凹口更加准确且更深,在有效抑制杂波的同时更利于慢速目标的检测.