极化滤波器的性能评估与选择

根据不司的电磁环境合理选择极化滤波器,对于极化滤波效果具有重要的影响.以信号干噪比极化滤波器为参照标准,提出了极化滤波器性能的度量方法和评价指标.在此基础上.针对干扰抑制极化滤波器和信号匹配极化滤波器这两种最常见的极化滤波器,提出了优选方案和判别条件.

自适应极化滤波器的理论性能分析

为适应变化的电磁环境 ,自适应极化滤波器通常先采用极化估计器获得干扰场的极化状态 ,然后以最佳极化进行极化滤波 .因此 ,自适应极化滤波器可用极化估计器、最佳极化计算器、极化滤波器这三者级联构成的开环模型来表示 .在此模型基础上 ,针对基于正交极化双通道测量的信号极化矢量估计算法 ,研究了极化估计器的理论性能 ,证明了极化估计误差近似服从瑞利分布 .通过研究极化估计误差在极化滤波器中的传播过程 ,导出了自适应极化滤波器理论性能的解析公式 ,清楚地揭示了滤波性能与信噪比等因素的统计关系 .

部分极化情况下SINR极化滤波器性能研究

针对最为一般性的部分极化情况，研究了ＳＩＮＲ滤波器的极化域性能，着重讨论了滤波器的通带特性，推导了滤波器通带及其面积公式，并利用通带特性分析给出了一种新的最优滤波器参数求解方法。

单极化雷达的空域零相移干扰抑制极化滤波器

单极化雷达不具备极化信息获取和处理能力,这对极化域抗干扰造成了根本性的困难。利用天线在空域扫描时对来波的空域极化调制效应,研究了单极化雷达回波信号的极化分解与极化参数等估计方法。在此基础上,讨论了一种空域零相移干扰抑制极化滤波器的设计方法。该法不仅能够有效抑制干扰,而且不会造成目标信号的幅度和相位失真,实现了雷达相参处理和极化信息处理的兼容工作。仿真和实测数据验证了方法的有效性和可行性。

三维瞬时极化滤波器

以高频地波雷达为背景 ,提出了三维极化滤波方法 ,此方法能够滤除二维极化滤波不能抑制的干扰 ,扩大极化滤波的干扰抑制范围。为实现实时处理和自适应快速变化的干扰 ,推导了一种瞬时极化滤波算法 ,该算法可以根据单样本建立滤波极化矢量 ,按照取样率的速度自适应干扰极化状态的变化 ,为算法的实时处理提供了可能性。

SINR极化滤波器通带性能研究

本文在非相干、完全极化、单信号 -干扰源情况下 ,研究了 SINR极化滤波器的通带特性 ,具体给出了极化轨道上局部化 SINR滤波器通带的计算公式、全极化域 SINR滤波器通带计算公式以及通带范围尺度的定量描述和相应的性能曲线。

海面短波地波通信中基于DNN神经网络的单样本极化滤波器预测研究

针对海面通信受大气噪声干扰严重的问题,该文提出一种基于DNN(Deep Neural Network)神经网络的单样本极化滤波器预测模型,研究其对海面短波地波通信链路中的大气噪声的抑制作用.与传统算法不同,DNN神经网络直接从大量输入数据获取信息间的非线性特性,并以此更新网络参数,通过对模型参数调整使得模型达到最优状态.选择三种脉冲成分比例不同的大气噪声进行仿真,结果表明传统算法与DNN网络模型在低信噪比约0~15dB时对信号的误码率影响基本一致,在高信噪比约超过15dB,误码率达到10-4时,深度学习模型比传统算法所需信噪比显著提高约5dB.实验结果验证了神经网络在单样本极化滤波器预测方向的可行性与准确性,具有很好的实用参考价值.

针对阵列雷达极化滤波器的干扰调制方案

极化域自由度不足、功率导向等缺陷使极化滤波器无法同时满足在干扰极化处设置零陷、在目标极化处设置尖峰的任务需求,这是干扰信号破坏滤波器正常工作的基本原理。干扰机可通过控制发射信号极化调制的方式、时序来阻碍雷达获得滤波器必需的、精确的目标、干扰极化参数和稳定相关的干扰和噪声参考数据,进而避免滤波器凹口对准干扰,保证有足够的干扰信号进入雷达接收机。先分析了多种极化滤波器的处理特点,并对多种干扰背景的滤波器输出性能进行了预测,得到了对抗各滤波器的最佳极化调制方案,并使用仿真实验加以验证。

结合极化白化滤波和SimSD-CapsuleNet的PolSAR图像配准

极化合成孔径雷达(PolSAR)图像配准在地物分类、变化检测、图像融合中都具有广泛应用。现有的PolSAR图像配准方法,无论是基于深度学习还是传统方法,大多采用PolSAR幅度影像信息进行处理。这种处理方式导致大量极化信息丢失,同时在PolSAR图像固有相干斑噪声影响下,配准精度和可靠性表现不佳。为此,本文首先发展了一种有效的基于极化白化滤波(PWF)精细化处理的关键点检测器,利用PWF对PolSAR图像进行相干斑噪声抑制,通过阈值约束、形态学腐蚀及非极大值抑制来选取显著且分布均匀的匹配关键点。进一步地,本文设计了一种孪生简单稠密胶囊网络(SimSD-CapsuleNet)来快速提取PolSAR图像的浅层纹理特征和深层语义特征,同时为了充分利用极化信息,本文将极化协方差矩阵作为输入数据。本文计算了胶囊形式特征描述符之间的距离,并将其输入硬L2损失函数用于模型的训练。本文方法在不同传感器获取的不同分辨率PolSAR图像上进行验证。结果表明,该方法能够在更短的时间内获取更加均匀且数量更多的匹配关键点,结合PWF和深度神经网络可以实现快速准确的PolSAR图像配准。

极化轨道上SINR滤波器的通带性能研究

本文研究了非相干、完全极化,单信号-干扰源情况下局部化SINR极化滤波器的通带特性,具体导出了在大圆、小圆极化轨道上SINR滤波器通带的计算公式,分析了滤波器通带性能与电磁环境参数的关系。并给出了一组典型滤波器通带特性曲线。

基于自适应极化滤波的地下浅层P/S波解耦方法

针对地下爆炸近场横纵波场混叠,造成P波震动场难以重建的问题,提出基于自适应极化滤波的横纵波分离解耦方法。首先,通过分数阶Hilbert变换获取波场中P/S波瞬时极化分布,提高混叠特征信息精细化分析的能力。其次,利用ACM提取出P/S波瞬时极化角度信息,并以极化度实现P波、P/S波识别;再次,设计利用角度信息构建空间极化滤波器。最后,进行仿真验证并讨论分析不同调制因子和不同特性组合的分离解耦效果。通过实验仿真结果表明:本方法能够有效实现波场分离解耦,在方向性调制因子为10时,振幅性调制因子为3时,分离准确度达到96.5%,分离解耦效果最佳。

极化SAR相干斑抑制——极化白化滤波器

相干斑抑制是合成孔径雷达(SAR)图像和极化SAR图像后处理的首要问题。该文针对最优的极化相干斑抑制滤波器——极化白化滤波器(PWF)仅输出一个强度图像的缺陷,对 PWF进行了改进,得到了各个极化通道的强度图像。

基于极化变换的极化匹配滤波器及其通带理论

借助极化基变换思想,通过矩阵特征值与特征矢量的方法求取了部分极化情况下极化匹配滤波器的极化天线最优接收极化方式,即最优极化Jones矢量解。分析了极化白化滤波器与匹配滤波器的性能差异,提出了极化白化-匹配联合滤波方法。针对极化匹配滤波器,分析了其最优极化接收Jones矢量在极化复平面上的表征。并在极化复平面上分析了极化通带的特性,得出在poincaré球上的极化球冠的通带映射到极化复平面变化为极化圆的表征模式,给出了极化圆随通带大小变化的趋势,这是极化通带理论的一个新发展,为极化滤波创造了简便的判决方法,同时为极化滤波中的数据处理提供了新的途径。

极化白化滤波器的一种多通道扩展

为减小相干斑对分类、检测的影响,通常要对极化合成孔径雷达图像进行相干斑抑制。极化白化滤波器(PWF)是利用多个极化通道的复数据抑制相干斑的有效方法,但其输出只有一个通道。为了在后续处理中能够利用全极化数据,该文对PWF进行了改进,提出了多通道极化白化滤波器法(MCPWF)。该方法在保持PWF最少相干斑图像输出的同时,还能得到各个极化通道滤波后的输出。Pi-SAR实测数据的实验结果验证了该方法的有效性。

高频地波超视距雷达的极化滤波技术研究

在极化域内分析了按输出干扰最小为原则的极化滤波算法固有的抗干扰能力 ,指出了其抗干扰能力的有限性。对高频地波超视距雷达抑制天波电台干扰问题进行了研究。提出了单通道加权法 ,有效地减小了极化不匹配损失 ,提高了极化滤波的抗干扰能力。最后讨论了实际系统中 ,天线的去极化作用及其补偿方法。

一种极化-多普勒气象雷达的射频干扰滤波方法

为了滤除极化-多普勒气象雷达中的射频干扰,该文提出利用谱极化滤波器,适用于同时发射同时接收(STSR)和分时发射同时接收(ATSR)体制的极化气象雷达。首先利用C波段STSR气象雷达的实测数据研究射频干扰的时域、频域和极化域特性,建立射频干扰信号模型。然后,在X波段ATSR雷达的数据中仿真加入射频干扰,验证谱极化滤波器的有效性。总体看来,在ATSR雷达中利用谱极化滤波器可以有效保留降雨目标并且滤除射频干扰。最后,针对STSR雷达提出利用数据分集的方法,STSR雷达的实测数据可以模拟ATSR雷达数据,再利用谱极化滤波器实现射频干扰滤除,同样可以取得较好的滤波效果。

基于无监督分类的多视极化SAR相干斑滤波

相干斑噪声是引起SAR图像降质的主要原因之一。多视极化白化滤波器(MPWF)是一种专门应用于多视极化SAR图像降噪的有效技术。其中,滤波器参数估计的精确度直接决定了其滤波性能的好坏。对此,该文提出了一种新的基于无监督分类的自适应窗算法。该算法以分类图像作为对象;在滑动矩形窗内以中心像素作为参照物,自动搜索与其同类的像素并用于MPWF参数估计。实验结果表明,与其他几种典型的算法相比,该法不仅有效地抑制了相干斑,而且对图像的纹理信息具有很好的保持能力。

极化技术在雷达抗干扰接收中的应用研究

对LMS自适应滤波器在单凹口极化自适应抗干扰接收系统中的应用进行了分析研究。对常规的LMS自适应滤波器进行了改进 ,使其能更好地应用于单凹口极化自适应抗干扰接收系统。提出了一种确定极化滤波器控制参数的新算法。最后对极化自适应抗干扰接收系统的抗干扰性能进行了仿真分析。仿真结果表明 。

脉冲多普勒雷达导引头角欺骗干扰的极化抑制

角欺骗干扰是脉冲多普勒雷达导引头十分有效的干扰方式,在时频域均难以找到其有效的抑制方法。提出一种利用极化滤波技术抑制角欺骗干扰的新方案。建立了全极化脉冲多普勒雷达信号模型,论述了该技术的原理及实现,并对极化滤波器性能和干扰抑制效果进行仿真。研究结果表明该方案能够实现对角欺骗干扰的有效抑制,在工程实践上也是可行的。

基于极化特性差异的全双工自干扰消除方法

针对同时同频全双工通信系统中同一节点发射端对接收端的自干扰导致接收信号严重恶化的问题,提出了基于自干扰与目标信号极化特性差异的自干扰消除方法。采用正交双极化天线和虚拟极化技术产生发射信号极化状态,利用斜投影极化滤波器在接收端滤除自干扰,同时建立去极化信道模型,在发射端设置线性预补偿算法抵消无线信道的去极化效应。仿真分析表明,相对于传统的硬件配置和重构干扰信号抵消的方法,所提出的方法能够在信号处理复杂度较低的情况下实现自干扰的有效消除,同时研究了极化估计误差、极化相关程度对滤波器性能的影响。根据性能分析,配置合理的收发信号极化参数、设置预补偿系数能够使斜投影极化滤波器的性能达到最优。