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。

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.

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.

基于俯仰维信息的机载雷达非均匀杂波抑制方法

针对机载雷达天线非正侧放置导致的非均匀杂波抑制问题,从利用阵面俯仰维信息的角度出发给出了一类解决方法.本文首先分析了机载雷达阵面非正侧放置情况下待检测距离单元的杂波构成,得到由俯仰副瓣引入的近程杂波是导致杂波非均匀的关键因素这一结论;然后给出了利用俯仰自适应波束形成级联两维空时自适应处理(2D STAP)方法来抑制非均匀杂波,同时从本质上阐述了俯仰-方位-多普勒3D STAP方法在非均匀杂波环境下具有良好杂波抑制性能的内在机理.最后通过仿真验证表明,利用俯仰维信息类STAP方法在非正侧阵导致的非均匀杂波环境下具有良好的杂波抑制性能.

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。

非均匀杂波MIMO雷达检测

本文针对非均匀杂波,利用球不变随机矢量(SIRV)建立了机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波模型.基于杂波协方差矩阵不满秩,提出了一种用于估计归一化杂波协方差矩阵的修正渐近最大似然(MAML)算法及其广义似然比检测器,即修正渐近广义似然比检测器(MAGLRT).仿真试验结果表明,在非均匀的杂波下,MAGLRT较常规高斯模型检测器具有明显优势;与单输入多输出(SIMO)雷达相比,该MIMO雷达也显示出更优越的检测性能.

非均匀杂波背景下双基地MIMO雷达距离扩展目标的GLRT检测

利用球不变随机矢量(Spherically Invariant Random Vector,SIRV)描述非均匀杂波,建立了双基地多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Qutput,MIMO)雷达距离扩展目标的信号检测模型,提出了距离扩展目标的两步广义似然比检测(Generalized Likelihood Ratio Test,GLRT)算法.首先,根据目标散射系数的两种假设模型,分别推导确定型目标、高斯型目标GLRT检测器的解析表达式,然后利用固定点迭代算法估计杂波协方差矩阵,获得自适应GLRT(AD-GLRT和AG-GLRT)检测器.仿真实验表明:AD-GLRT和AG-GLRT检测器的检测性能均优于非均匀杂波背景、高斯杂波背景下点目标的检测性能,且两者的检测性能相当,并且虚拟阵元数、目标分布的距离单元数,以及信杂比越大,两者的检测性能越好.

非均匀杂波环境下基于贝叶斯方法的自适应检测

对于非均匀杂波环境下信号自适应检测问题,由于待测数据样本的协方差矩阵与训练数据的协方差矩阵不相同,造成检测性能下降,针对此问题本文提出了基于贝叶斯方法的广义似然比检测器(Bayesian generalized likelihood ratio test,B-GLRT).通过对非均匀杂波环境下协方差矩阵间的关系进行统计建模,使在B-GLRT的设计过程中能够结合杂波的非均匀性,并且这种非均匀性在统计模型中可以通过标量参数调节.同时通过对协方差矩阵选择合适的先验分布,使B-GLRT能够融合有助于提高检测性能的先验知识.通过仿真实验,验证了B-GLRT的检测性能高于传统的非贝叶斯检测器,并且分析了杂波环境非均匀性和先验信息对自适应检测性能的影响.

非均匀杂波环境STAP方法研究

分析了非均匀杂波对STAP算法性能的影响,在此基础上提出了一种非均匀杂波环境下STAP杂波抑制方案．该方案首先通过训练样本加权法抑制功率非均匀现象,然后利用干扰点替代法消除干扰目标和孤立干扰对STAP算法的影响,最后通过常规STAP算法实现对目标的检测．计算机仿真结果验证了有效性．

非均匀杂波中的直接变换域STAP算法研究

降维空时自适应处理和降秩空时自适应处理均需要已知杂波协方差矩阵,或者通过参考单元对杂波协方差矩阵进行估计,在非均匀杂波环境中无法获取足够多的有效样本,使得算法性能急剧下降。提出一种直接变换域空时自适应处理算法,不需要对杂波协方差矩阵估计,在角度-多普勒域中的通道之间进行自适应处理,采用最小均方准则求解,能够适用于非均匀杂波环境中目标检测。仿真结果表明,提出的算法相比于直接数据域算法,抑制杂波能力更强,对于目标角度偏差更具稳健性。

非均匀地杂波背景下自适应动目标检测

针对非均匀地杂波背景,提出了一种基于地杂波强度估计的自适应动目标(MTD)检测方法。该方法预先设计具有不同地杂波抑制能力的多组滤波器组,实时处理过程中利用零速滤波器输出数据估计地杂波强度信息,并基于地杂波强度估计值自适应选择抑制能力合适的滤波器组。与采用单一多普勒滤波器组的传统MTD方法相比,该方法提升了雷达在非均匀地杂波背景下检测低频点目标的能力。最后,通过仿真试验验证了该方法的有效性。

一种处理非均匀分布的杂波样本的新算法

本文从理论上分析了杂波样本沿距离单元均匀分布时杂波协方差矩阵为Hermite矩阵、块Toeplitz矩阵和To-eplitz块矩阵的性质。根据此性质,提出了一种空时自适应非均匀处理新方法——均匀逼近法来处理机载相控阵雷达采集到的沿距离单元非均匀分布的杂波样本。该方法能有效地消除样本非均匀带来的影响,具有采样要求低、稳健性强、工程实现方便等特点.数值仿真结果验证了该方法的有效性。

基于海杂波稀疏性与非均匀度的样本挑选方法

针对预警雷达对海监视面临海杂波分布非均匀与杂波样本受目标污染,导致自适应杂波抑制处理性能恶化和目标能量损失的问题,提出了一种基于海杂波稀疏性与非均匀度的样本挑选方法。该方法将目标的导向约束与广义内积样本挑选方法结合,先利用海杂波在空时二维平面上的稀疏分布特性,根据海杂波与目标空时二维分布差异剔除被目标污染的样本,再利用广义内积准则衡量海杂波分布的非均匀程度,并获取均匀样本,以提高杂波协方差矩阵的估计精度。仿真结果表明:所提方法能在提高杂波抑制性能的同时,减小目标信号能量损失。该方法可广泛应用于海面预警监视雷达系统。

基于杂波脊先验信息的非均匀杂波抑制方法

机载雷达回波数据非均匀会在很大程度上削弱传统空时自适应处理算法的杂波抑制性能。为此,提出一种基于杂波脊先验信息的非均匀杂波抑制方法,利用机载雷达杂波信号在角度多普勒平面的谱分布信息构造导向矢量基,并在考虑阵元误差影响情况下,对待检测单元数据进行迭代的最小二乘拟合,最后对拟合后的剩余数据进行恒虚警检测处理。该方法充分利用了雷达系统参数及杂波谱分布等先验信息,并且不需要训练样本,可以较好地抑制非均匀杂波,从而改善机载雷达的检测性能。仿真实验验证了该方法的有效性。

基于DEM的滨海地区非均匀杂波模拟

鉴于滨海地区军事地理位置的重要性以及场景复杂的多变性,对该区域的杂波模拟成为当前杂波研究工作的重点和难点。针对滨海地区杂波模拟这一问题,分析了影响滨海地区复合杂波生成的关键因素,并结合数字高程模型(DEM),对地形场景进行了单元划分,重点对海陆交界杂波单元进行了后向散射单元系数建模,求解出该区域杂波功率谱。仿真结果表明,较之单纯的海面和地面,滨海环境下机载PD雷达的杂波功率谱非均匀起伏特性更为显著。仿真结果符合滨海地区杂波的理论分析,证明了基于DEM的滨海地区复合杂波模型和功率谱计算具有实用性和有效性。

一种稳健的机载面阵雷达非均匀杂波抑制方法

在非均匀杂波和密集目标环境下,由于没有足够的独立同分布(IID)训练样本,传统空时自适应处理(STAP)方法的杂波抑制性能严重下降。针对以上问题,该文提出一种对阵元误差稳健的机载面阵雷达非均匀杂波抑制方法。该方法首先根据雷达系统参数先验知识构造杂波表示基矩阵。然后在考虑阵元误差的情况下,基于最小二乘准则迭代地估计杂波表示系数和阵元误差,最后利用估计得到的最优杂波表示系数和阵元误差直接在阵元脉冲域进行杂波对消。该方法无须估计待检测单元统计特性;没有孔径损失;不需要训练样本;即使在距离模糊情况下也能有效地抑制密集目标环境下机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真结果验证了该文方法的有效性。

一种非均匀Weibull杂波背景中的CFAR检测器

针对传统恒虚警(CFAR)算法在非均匀环境下,待检测单元(CUT)与参考窗的分辨单元不具有独立同分布(IID)特性,检测器性能出现剧烈下降的问题,提出一种新的CFAR检测器。该检测器首先引入一种M-N杂波边缘二元积累实现非均匀杂波边缘提取;然后,对数据平面内相邻杂波边缘内的数据,利用一种地形特征分类算法实现对地形的分类编号;最后,根据地形编号选择与CUT相同地形的分辨单元作为参考单元实现CFAR检测,则所选择的参考单元与CUT具有IID特性。利用实测数据验证M-N杂波边缘二元积累检测算法和地形特征分类算法的有效性。计算机仿真证明:文中提出的CFAR检测器的性能,比传统CFAR检测器的性能有明显提升。

非均匀杂波环境下相控阵机载雷达STAP技术研究

随着现代战争环境复杂程度的提高,为了掌握制空权赢取战争的胜利,人们对及时、准确、快速地发现来袭目标信息能力的要求也越来越高。传统的时间平均杂波相干机载雷达(TACCAR)和相位中心偏置天线(DPCA)技术在非均匀杂波环境下的探测效果不甚理想。而基于空时二维白适应处理(STAP)技术的相控阵机载雷达则有效改善了这种状况。文章在分析非均匀杂波环境下STAP技术方法的基础上,对非均匀杂波环境下相控阵机载雷达STAP技术的应用策略进行了研究。

非均匀环境中的分布目标自适应检测

该文研究了非均匀环境中的分布目标和多点目标的检测。其中,假设辅数据协方差矩阵服从以主数据协方差矩阵为条件的逆Wishart分布,且均值与之成比例。首先给出主数据协方差矩阵、比例因子和目标幅度的最大似然估计(MLE),然后基于贝叶斯理论和广义似然比(GLRT)判决准则提出了一种检测器。当目标只存在单个距离门时,检测器和自适应相干估计器(ACE)一致;当目标跨越多个距离门时,检测器和广义自适应子空间检测器(GASD)一致。但不同在于ACE和GASD都是基于未知的确定干扰协方差矩阵的。另外,该检测器具有恒虚警率(CFAR)特性,并且有很好的检测性能。

一种稳健的机载非正侧视阵雷达杂波抑制方法

非正侧视阵列构型会导致机载雷达回波数据非均匀,从而严重削弱传统空时自适应处理算法的杂波抑制性能。针对此问题,该文提出一种对阵元误差稳健的非均匀杂波抑制方法。该方法首先根据雷达系统参数等先验信息构造杂波表示基;然后在考虑阵元误差下对待检测单元数据进行迭代的最小二乘拟合,文中推导出了该问题的闭式解;最后对拟合后的剩余数据进行脉冲多普勒处理以及恒虚警检测。该方法不需要训练样本,且能够在没有俯仰自由度的情况下对机载非正侧视阵雷达的非均匀杂波进行有效抑制。仿真结果验证了该方法的有效性。