基于MIMO体制的天波雷达多普勒扩展杂波抑制算法

针对多普勒扩展杂波严重影响天波超视距雷达中舰船目标检测的问题,提出了基于多输入多输出体制(multiple inputmultiple output,MIMO)的多普勒扩展杂波(spread-Doppler clutter,SDC)抑制方法。首先采用正交波形作为各个发射阵元的发射信号,然后将各接收阵元的接收信号分别进行脉压处理,应用MIMO体制阻塞矩阵对观测方向回波信号进行阻塞预处理,利用最小方差无失真响应方法对观测方向进行自适应波束形成,最后采用等效带宽计算公式计算频域窗函数宽度,利用相位梯度算法解相位污染。本文算法能够净化观测方向的回波信号,抑制非观测方向的SDC,从而提高信干噪比。计算机仿真实验验证了算法的有效性。

基于多维匹配场处理技术的扩展杂波抑制算法

高频天波超视距雷达通过电离层的折射作用 ,具有同时超视距监测大区域范围的能力。但是由于高频HF段的电波传输环境复杂 ,存在相位路径失真和多模式传输等多种不利因素 ,会导致接收到的杂波展宽 ,从而淹没于杂波附近的目标回波。主要讨论了位于相邻探射区域反射的一致杂波的展宽现象 ,在针对该现象的原始匹配场处理方法的基础上 ,提出了多路信号形成多维交叉相关的方法。通过实验仿真说明 。

基于认知的抗折叠扩展杂波波形设计方法

高频天波雷达系统中,远距离扩展杂波经距离折叠进入雷达接收机淹没低多普勒检测区域,严重影响低速目标检测性能。提出一种基于认知的脉间相位编码信号来抑制这一折叠扩展杂波,波形参数可实时调整,以适应时变的电离层。这种波形在使距离折叠扩展杂波变窄的同时,还可将其搬移到频谱指定区域。给出了波形参数设计方法,并对波形可行性进行了讨论分析。仿真实验表明,该波形能有效抑制折叠扩展杂波。

DRM外辐射源雷达多普勒扩展杂波抑制算法研究

数字调幅广播(DRM)外辐射源雷达面临严重的多径杂波问题,其中不仅包含静止地面散射物引起的无多普勒频移多径杂波,还有经运动海面等散射引起的具有多普勒频移扩展的多径杂波。扩展相消杂波抑制类(ECA)算法常被用于无源雷达杂波抑制,但均仅针对无多普勒频移的多径杂波。文中建立了考虑多普勒频移扩展杂波的该无源雷达信号模型,结合信号波形特点提出了载波域ECA算法(ECA-C)的扩展算法,深入分析了扩展ECA-C算法的多径杂波抑制机理。该方法通过对各载波信号组成进行分析,构造相应的杂波子空间,利用子空间正交投影可同时对静止的和具有多普勒频移的多径杂波进行抑制,提高了系统的杂波抑制能力,进而改善了弱目标检测能力。理论分析和实测数据处理结果表明了该算法的优越性。

一种LDLT分解的外辐射源雷达杂波抑制并行处理技术

随着机会照射源信号带宽越来越大,提升外辐射源雷达探测能力的同时导致杂波抑制的计算复杂度越来越大,杂波实时抑制已经成为外辐射源雷达面临的严峻挑战。针对该问题,设计了一种基于LDLT分解的扩展相消批处理算法(Extensive Cancellation Algorithm Batches,ECA-B)段间并行算法。基于图形处理器(Graphic Processing Unit,GPU)多线程并行处理技术并结合ECA-B各段相同子模块特性,通过分段并行处理提高ECA-B的时效性;针对传统ECA-B算法求逆过程中数据传输耗时问题,利用自相关矩阵共轭对称特性提出一种基于LDLT的并行迭代求逆方法,通过2个统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)核函数实现求逆处理,节省了矩阵求逆过程中数据传输的时间,进一步提升段间并行算法的实现效率。实验结果表明,与传统算法相比,提出的算法具有更高的时效性和有效性。

一种天波雷达多径扩展多普勒杂波抑制方法

该文分析了天波超视距雷达(Over The Horizon Radar,OTHR)多径扩展多普勒杂波(Spread Doppler Clutter,SDC)的产生机理。由于阵列存在幅相误差且期望信号的功率大于SDC功率,自适应数字波束形成(Adaptive Digital Beam Forming,ADBF)将降低SDC抑制能力,同时还会导致信号对消,严重降低信噪比。针对以上问题,该文提出一种自适应抑制SDC的方法。该方法首先采用改进噪声子空间拟合自校正法消除阵列幅相误差,得到期望信号和SDC准确的到达仰角,然后采用正交投影权矢量进行ADBF处理,避免了强期望信号条件下ADBF权矢量估计不准的问题。理论分析和仿真实验表明该方法能够较彻底地抑制多径SDC。

FRFT域混合天地波雷达扩展多普勒杂波抑制方法

采用一维线阵天线的混合天地波雷达(hybrid sky-surface-wave radar,HSSWR)系统不能利用仰角信息抑制多径扩展多普勒杂波(spread Doppler clutter,SDC),这制约了HSSWR系统在船舶目标探测方面的实际应用。针对这一问题,根据SDC与稳定海杂波在分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)域的不同聚集特性,提出一种基于FRFT的多径SDC抑制方法。理论分析和仿真实验验证了该方法的有效性。

一种基于电离层扰动校正抑制扩展多普勒杂波方法

鉴于由多径传播产生的扩展多普勒杂波(SDC)制约了采用一维线阵天线的混合天地波雷达系统在船舶目标探测方面的实际应用,根据SDC在临近距离和方位单元之间的相关性校正电离层扰动,提出了一种基于电离层扰动校正多径SDC抑制方法,与已有多径SDC抑制方法相比,该方法不受SDC频谱模型限制.理论分析和仿真结果验证了该方法的有效性.

基于双迭代MVDR波束形成的MIMO-OTHR多模扩展多普勒杂波抑制算法

针对多模传播引起的扩展多普勒杂波影响天波超视距雷达对低可探测慢速舰船目标检测性能的问题,该文在新一代多输入多输出天波超视距雷达系统下,利用双迭代最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器抑制多模扩展多普勒杂波。考虑到时间叉排线性调频连续波MIMO天波雷达和慢时间相位编码MIMO天波雷达在有限相干积累时间内的训练样本数有限,且训练样本中包含主选模式期望信号,该文利用阻塞矩阵进行数据预处理,减小训练样本中的主选模式期望信号影响,并将LN×1维"发射-接收"2维权矢量优化分解为L×1维发射权矢量和N×1维接收权矢量,通过双迭代计算恢复出的2维MVDR权矢量来抑制多模扩展多普勒杂波,减小了计算量和样本需求。理论分析和仿真验证了算法的有效性。

基于杂波扩展的STAP投散射干扰方法

空时自适应处理技术(STAP)在机载预警雷达中应用广泛,对其干扰的研究具有重要意义。针对传统相干干扰方法采用主瓣对主瓣的方式截获雷达信号易被发现的问题,提出一种基于杂波扩展的干扰方法。干扰机位于雷达副瓣,截获雷达杂波信号而非直达波信号作为相干干扰信号的来源,采取投散射的方式实施干扰,实现对雷达的主瓣干扰。推导了干扰机接收到的雷达直达波和雷达杂波功率的计算公式,建立了杂波信号模型和干扰信号模型,通过仿真比较了干扰机接收到的雷达直达波和雷达杂波的功率,验证了截获杂波信号的可行性,与伪杂波干扰进行了仿真对比。仿真结果表明:相比于伪杂波干扰,该干扰方法对目标先验信息准确性要求较低,干扰后在方位和多普勒频率上均形成假目标,故该方法可行有效。

外辐射源雷达多通道时域杂波抑制算法并行实现

直达波及杂波抑制是外辐射源雷达目标信息提取的关键步骤之一。扩展杂波相消批处理(ECA-B)算法是一种有效的时域杂波抑制算法,但算法空间和时间复杂度极大,在处理多通道(或多波束)数据时尤是如此。结合图形处理器(GPU)数据吞吐量大、浮点运算能力强的优点,该文提出一种适用于GPU处理的多通道ECA-B时域杂波抑制并行算法。首先推导了多通道ECA-B算法的原理,避免了原算法分别对单通道进行单独处理的计算冗余问题。然后针对其中耗时最大的自相关矩阵计算,提出一种迭代计算方法,使时间和空间复杂度均降至常规方法的约1/K(K为杂波自由度)。最后给出了改进算法的GPU并行实现方案。仿真和实测结果验证了算法的准确性和实效性。

基于地杂波扩展的机载相控阵雷达干扰方法

本文针对机载相控阵雷达地面采用空时自适应处理(STAP)后能够有效抑制地面杂波,实现运动目标检测,提出了一种基于地面杂波扩展的自卫式欺骗干扰方法,该方法采用数字射频存储(DRFM)方式,以欺骗式干扰的方式实现对地面杂波的扩展,同时能够根据被保护目标的速度以及距离大小来控制干扰的范围。该干扰方法不需要向传统的方法那样干扰整个雷达的多普勒检测区。仿真实验结果验证了该方法的有效性。

二重频高频雷达折叠杂波抑制算法

高频雷达系统中,远距离扩展杂波经距离折叠后,将淹没检测区域中的目标,为保证目标的检测质量,需对折叠杂波进行抑制。在发射二重波形重复频率信号下,提出了通过逻辑映射抑制杂波的方法。给出了参数设计准则,并分析了算法对杂波的抑制性能。仿真实验表明,在合适的信号参数下,该算法能够有效地抑制远距离折叠的扩展杂波。

天波雷达中抑制距离多跳回波的波形设计方法

高频天波超视距雷达所独有距离多跳现象,使得位于雷达威力覆盖范围以远的杂波通过地面与电离层的多次反射进入到雷达的接收阵列。该距离多跳回波在某些特定的距离单元呈现较强的扩展杂波,淹没位于该区域的目标信号,形成检测盲区。采用了一种脉间相位编码波形,多跳扩展杂波经过距离-多普勒处理后会附加一个多普勒频移,从而可搬移到任意设定的多普勒区间,使原本掩盖的目标显现出来。通过实验仿真表明,该波形能够有效的移除扩展杂波,增强位于扩展杂波区目标的可视性。

基于权矩阵低秩逼近的MIMO-OTHR多模SDC抑制算法

扩展多普勒杂波是天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)慢速舰船目标检测面临的关键问题。在新一代多输入多输出天波超视距雷达系统下,基于最小方差无失真响应(minimum variance distortionless response,MVDR)权矢量,提出一种权矩阵低秩逼近的多模扩展多普勒杂波抑制算法。利用阻塞矩阵进行数据预处理,并利用"发射-接收"二维权矩阵的特征分解对双迭代MVDR算法进行了多级扩展,在减小了计算量和样本需求的基础上,进一步改善俯仰空域滤波的输出信杂噪比,提升OTHR对低可探测慢速舰船目标的检测性能。理论分析和仿真验证了算法的有效性。

舰载超视距雷达信号处理的问题与对策

舰载超视距雷达 (Over-The -HorizonRadar:OTHR)对于提高现代舰船的预警和生存能力具有重要意义。但由于干扰信号、时变非线性信道、强杂波背景的综合影响 ,使得OTHR信号处理的各个环节存在诸多困难。在总结舰载OTHR信号处理所面临诸多挑战的基础上 ,本文着重分析了舰载OTHR杂波谱展宽及相应对策 ,得到并指出了可行的解决方法。

分时波束空间MIMO天波雷达发射ADBF方法

为简化基于MIMO(多输入多输出)技术的天波雷达扩展多普勒杂波抑制方法,分析了时间叉排线性调频连续波MIMO天波雷达与慢时间相位编码MIMO天波雷达之间的关系,提出一种分时波束空间MIMO天波雷达模型,并给出了相应的TADBF方法.该TADBF方法在分时波束空间实现,可有效抑制扩展多普勒杂波;简化了发射信号分集,在大型阵列降维处理情况下,只在各脉冲重复周期控制波束指向,无须对子阵或者波束进行相位编码,便于工程实现.仿真验证了该方法的有效性.