机载预警雷达三维空时自适应处理及其降维研究

分析了AEW雷达系统中实际存在的阵元幅相误差对二维空时自适应处理(2D STAP)性能的影响。提出了一种更加稳健的三维空时自适应处理(3D STAP)技术,补偿因存在阵元幅相误差而导致各列子阵俯仰方向图的不一致性。为了降低计算量,还提出了一种三维先时后空自适应处理(3D T SAP)的准最优技术。对仿真数据和某实测数据的处理结果证明三维处理具有优良的性能和很强的误差容错能力。

机载雷达三维空时降维自适应处理

基于机载雷达空时三维自适应处理,提出了一种空时可分离的降维自适应算法。该算法首先利用三个低维(俯仰、方位和时域)权矢量的直积近似表示最优权矢量,然后基于循环迭代的思想依次固定其中两个权矢量,并由此构造相应的降维变换矩阵,在低维空间上优化另一个权矢量。理论分析和实验仿真结果表明,所提算法能有效降低系统计算量和对训练样本的需求,在小样本情况下具有较好的杂波抑制性能和较强的误差稳健性。

基于M-CAP的三维空时自适应降维算法

针对机载雷达的三维空时自适应处理(3DSTAP)存在运算量大和采样数目要求高的问题,提出了一种基于多通道联合自适应处理(M-CAP)的三维空时自适应降维算法,即,先对接收信号进行时域滤波,然后选取被检测通道与其多个相邻通道为一组,进行双迭代自适应降维处理。由于充分利用相关域的信息,迭代求解两个低维的权向量,从而降低了计算复杂度和采样要求。基于仿真和实测数据的实验验证了算法的有效性和稳健性。

机载前视阵列雷达俯仰-慢时间空时自适应处理

针对机载前视平面阵列雷达杂波抑制问题,提出了一种利用阵列俯仰维自由度和慢时间自由度进行空时二维自适应处理的方法。分析了该模型中杂波在俯仰-多普勒平面的分布规律,通过采用多普勒频移方法补偿了杂波的距离非均匀性,与常规方位-多普勒空时二维自适应处理方法不同,所提方法可以同时补偿杂波的主瓣和旁瓣。最后通过仿真实验将所提方法与三维空时自适应处理、传统方位-慢时间二维自适应处理作了对比,证明了所提方法的优越性。

机载相控阵雷达三维空时开环杂波块对消器

机载相控阵雷达的杂波自由度较高,所需训练样本的数量巨大,针对这一问题提出了一种三维空时开环杂波块对消器来对杂波进行抑制.首先利用先验知识建立了三维杂波的向量矩阵模型,然后利用杂波的空时相关性设计系数矩阵来消除杂波.实验表明,该方法能在小样本情况下很好地抑制杂波,降低杂波自由度,从而验证了该方法的有效性.

基于三维STAP算法的机载气象雷达地杂波抑制

二维空时自适应处理(2D-STAP)技术联合方位空域信息和时域信息能够有效抑制机载雷达地杂波,实现地面动目标检测。因为气象目标运动速度相对较缓慢且存在多普勒展宽等问题,将2D-STAP技术应用于机载气象雷达抑制地杂波时,其效果并不理想。针对这一问题,本文在增加俯仰维度的基础上,将传统的2D-STAP扩展到时域-方位空域-俯仰空域三维,提出基于三维空时自适应处理(3D-STAP)算法来实现机载气象雷达地杂波抑制,利用该算法可以区分地杂波和气象目标的优点,从而很好地抑制地杂波。仿真实验结果表明:3D-STAP的地杂波抑制性能明显优于传统的2D STAP,是一种可行的机载气象雷达地杂波抑制方案。

基于张量结构的快速三维稀疏贝叶斯学习STAP方法

当机载雷达处于非正侧视工作模式时,非平稳杂波会对运动目标检测造成严重干扰。传统三维空时自适应处理(3D-STAP)方法通过构造俯仰-方位-多普勒三维自适应滤波器,可有效抑制非平稳杂波,然而巨大的系统自由度导致其在非均匀杂波环境下训练样本严重不足。虽然稀疏恢复(SR)技术可有效改善样本需求,但庞大的运算开销又使得该技术难以应用于实际。针对上述问题,该文结合机载雷达回3阶张量结构提出一种新的快速三维稀疏贝叶斯学习STAP方法,通过采用运算开销更低的张量处理将大规模矩阵求解拆分为多个小规模矩阵计算,从而大幅降低运算复杂度。详尽的数值实验验证了所提张量基SR-STAP方法可在维持SR-STAP小样本处理性能不变的基础上,将运行时间直接降低数个量级,因此是一种更适用于实际工程的SR-STAP处理方式。

机载双基雷达3D-STAP杂波抑制方法

机载双基雷达杂波空时分布具有严重的距离依赖性,即其分布随距离(俯仰角)的变化而变化,给杂波抑制带来困难,使传统的二维空时自适应处理(2D-STAP)性能变差。三维空时自适应处理(3D-STAP)利用俯仰维信息,将杂波谱分布由二维拓展至三维,通过在三维空间杂波谱分布的曲面上形成自适应凹口,来对杂波进行抑制。通过分析双基任意构型下的杂波在多普勒频率-水平空间频率-垂直空间频率三维空间中的分布特性,结合双基雷达体制特点,对传统3D-STAP算法进行了改进,使3D-STAP算法适用于双基情况,为双基雷达杂波抑制提供了一种新的思路。仿真表明,在典型双基构型下,与2D-STAP相比,该方法能使杂波脊附近的改善因子提高5dB左右,有效提高了杂波抑制能力,有利于低速目标的检测。

STAP在线阵和面阵中的比较

STAP(时空自适应处理)已被证明是机载雷达在强杂波环境下检测目标的一种有效方法。文中对面阵和线阵作比较,分析了阵元幅相误差对线阵中二维STAP(2D-STAP)性能的影响,对面阵天线采用的三维STAP(3D-STAP)技术,补偿因存在阵元幅相误差而导致各列子阵俯仰方向图的不一致性。对仿真数据处理结果证明三维处理具有更好的性能和很强的误差容错能力。