基于空时极化处理的机载雷达非平稳杂波抑制方法

针对传统方位-多普勒域空时自适应处理(STAP)方法无法区分不同模糊距离单元的杂波,难以有效抑制近程非平稳杂波的问题,提出了基于空时极化处理的机载雷达非平稳杂波抑制方法.该方法在俯仰-方位-多普勒3D-STAP方法的基础上引入回波的极化维信息,然后对回波信号进行极化-俯仰-方位-多普勒四维联合空时极化自适应处理.仿真结果表明,相对于传统方位-多普勒域STAP方法和俯仰-方位-多普勒3D-STAP方法,本文所提方法可更有效地实现对非平稳杂波的抑制.

基于时-空-时级联的DTTB无源雷达非平稳杂波及同频干扰抑制方法

在无源雷达系统中,特别是地面数字电视广播(DTTB)雷达中,监测信号不仅包含直达波和多径杂波,同时还存在来自其它同频基站的直达波和多径干扰信号。当实际探测环境非平稳和干扰样本无法获取时,常规时域滤波方法无法有效抑制杂波及同频干扰。针对该问题,提出一种基于时-空-时级联的DTTB无源雷达非平稳杂波及同频干扰抑制方法。首先利用递归最小二乘方法(RLS)去除主基站的直达波和多径杂波;然后利用低副瓣自适应波束形成方法获取干扰样本,从而实现非平稳同频干扰的抑制;最后,理论分析与仿真实验验证了该方法对于干扰的抑制性能。

基于信道分段平滑的外辐射源雷达非平稳杂波抑制方法

复杂电磁环境下,外辐射源雷达中多径杂波可能具备非平稳的跳变特性。该文针对这种跳变型非平稳杂波,结合辐射源信号的正交频分复用(OFDM)调制特性,提出一种基于信道分段平滑的杂波抑制方法。首先建立了跳变杂波的时域信号模型,然后结合OFDM信号结构将其变换到子载波域,接着在子载波域对各OFDM符号进行信道估计与分段平滑,最后利用该信道平滑值和对应段的参考信号抑制非平稳杂波。仿真和实测数据表明,该文方法能够有效抑制跳变型的非平稳杂波。

端射阵机载雷达距离模糊非平稳杂波补偿方法

端射阵天线是指波束指向垂直于阵列法线方向的一类特殊雷达天线,由于其具有低剖面和定向辐射特性,因而特别适合用于机载雷达的补盲.由于端射阵通常呈前视放置,因而与传统前视侧射阵机载雷达一样,不可避免地要面临杂波的距离非平稳问题.本文基于端射阵机载雷达杂波谱特性,提出了一种距离模糊下端射阵近程杂波补偿新方法.该方法以最远可检测距离单元为参考单元并增加了动目标约束保护条件,克服了存在距离模糊时基于杂波谱配准(Registration-Based Compensation,RBC)原理的传统补偿方法存在的目标相消以及计算量大的问题;同时针对可能存在的目标约束失配问题,进一步提出了基于虚拟波束的扩展补偿方法.计算机仿真结果验证了本文方法的有效性.

基于自适应分区的非平稳杂波抑制方法

对于非正侧视阵机载雷达,杂波在近程表现出严重的非平稳性,在距离模糊情况下近程微弱目标和近程非平稳强杂波混叠,导致传统空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)方法的运动目标检测性能严重下降。为了解决该问题,本文提出了一种基于自适应分区和正交投影的机载雷达非平稳杂波抑制方法。首先,基于回波数据在距离-多普勒域将机载雷达回波自适应划分为非平稳杂波区、平稳杂波区和清晰区,然后在非平稳杂波区采取俯仰维正交投影级联STAP处理,在平稳杂波区采取传统STAP处理,在清晰区采取传统PD处理。该方法能够显著提升机载雷达在全距离和全速度域的目标探测性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。

基于Hankel-SVD的非平稳超声血流成像杂波抑制技术研究

有效抑制由血管或血管周围组织时变运动引起的非平稳杂波对于提高诊断超声彩色血流成像中血流动力学参数描述的准确性有着极其重要的意义。该文基于奇异值滤波技术提出一种改进的非平稳杂波自适应抑制方法。该方法逐次利用单个慢时多普勒回波采样矢量构建Hankel矩阵,然后根据奇异值分解后得到的正交Hankel主成份所代表的频域内容,动态选取高阶Hankel主成份重构多普勒血流信号,实现非平稳杂波的有效抑制。为验证算法的有效性,分别对多普勒回波仿真模型合成数据与利用彩色超声设备(Sonix RP)采集的颈动脉血流基带回波信号进行滤波处理,然后采用滞一自相关估计法计算血流平均速度与功率并进行成像。处理结果表明,相对于传统IIR滤波方法与多项式回归滤波技术,利用该文所提算法可对高强度、非平稳杂波进行充分抑制,提高血流估计精度,此外,该算法具有空间自适应性,无需人为设定阈值参数以估计杂波空间维数,与现有基于特征分解的自适应滤波方法相比,可以有效提高组织空间高强度时变运动时血流与组织的区分能力。

非平稳海杂波背景下子带分段ANMF检测器

针对非平稳海杂波背景下的雷达目标检测问题,传统自适应相干检测器由于强杂波干扰以及相干累积时长的限制而性能表现不佳。为克服这一限制,提出了子带分段自适应归一化匹配滤波检测器(subband segmented adaptive normalized matched filter,SS-ANMF),其由一个线性相位离散傅里叶变换调制滤波器组和每个子带上的分段自适应归一化匹配滤波器(adaptive normalized matched filter,ANMF)检测器构成。在频域上,SS-ANMF检测器通过子带分解技术,不仅抑制了带内外杂波,而且提升了杂波的短期平稳性;在相干累积时段内,通过对分段ANMF在所有子带上的最大响应进行累积求和,实现了有限参考样本下的长时累积。采用实测海杂波数据的实验表明,SS-ANMF检测器明显优于对比算法。

非平稳海杂波背景下子带开关相干检测器

海杂波由纹理分量调制散斑分量构成,本文着重研究纹理分量和散斑分量的平稳特性.首先,通过DFT调制滤波器组将海杂波分解到各个子带,提出两种一致性因子分别衡量各个子带海杂波的纹理分量和散斑分量的平稳性,实验结果表明海杂波的非平稳特性主要体现在纹理分量上,强杂波区的纹理分量体现出显著的非平稳性,弱杂波区的纹理分量具有平稳特性.进一步针对海杂波在不同多普勒频率分量上具有不同的平稳特性,将纹理分量的一致性因子作为判断函数,分别使用样本协方差矩阵和归一化样本协方差矩阵估计算法,提出了子带开关自适应归一化匹配滤波(Adaptive Normalized Matched Filter,ANMF)检测器.实测的海杂波数据实验结果表明,子带开关ANMF检测器的性能优于对比算法.

基于频率非均匀采样杂波谱配准的天基雷达STAP方法

地球自转和非正侧面阵配置会使得天基雷达杂波谱随距离发生变化,呈现出非平稳性,从而严重影响统计STAP方法的杂波抑制性能。为了补偿这种非平稳性,该文提出了一种基于频率非均匀采样的杂波谱配准方法,建立了非均匀谱配准法的数学模型,给出了频率非均匀采样点的选取方法以及谱配准后杂波协方差矩阵的估计方法等。通过对天基雷达的仿真实验表明,上述谱配准法可有效消除杂波非平稳性,获得较好的处理性能。

基于非线性回归的杂波重构STAP方法

空时自适应处理(STAP)相较于传统的脉冲多普勒雷达信号处理,扩展了信号的处理维度,使得杂波和目标在空时联合域得以区分。基于稀疏表示理论和杂波谱的稀疏性,稀疏恢复STAP(SR-STAP)实现了小样本条件下的杂波抑制。针对SR-STAP方法存在未知偏航角时性能下降的问题,提出了一种基于非线性回归的杂波重构STAP方法。首先,基于SR杂波谱,以离群度为收敛目标迭代地剔除脊外散点,并进行坐标加权的非线性回归,实现杂波脊模型参数的精确估计;然后,基于一次筛选的结果,再次通过非线性回归的方法精确估计杂波谱;最后,基于以上的估计结果完成杂波的重构和抑制。仿真结果验证了该杂波重构STAP方法的有效性,且相较于现有STAP方法,取得了更优的空时频率响应和SINR损失,有效提高了杂波抑制和动目标检测的性能。

一种基于奇异值谱加权的超声彩色多普勒成像杂波抑制算法

针对超声彩色多普勒成像中由血管或血管周围组织时变运动引起的非平稳杂波抑制问题,提出一种基于奇异值谱加权的杂波抑制算法.首先根据单个慢时方向的回波多普勒矢量构建Hankel数据矩阵并进行奇异值分解,利用分解得到的Hankel主成分构造回归滤波器的正交基函数,同时引入改进的Sigmoid函数根据能量归一化奇异值谱计算回归滤波器系数,使得杂波区域的检测具有高度的特异性,从而提高非平稳杂波的抑制能力.为验证算法的有效性,利用商业级超声仪(Sonix RP,Ultrasonix Inc.)采集50帧人体颈动脉血流基带回波数据并进行滤波处理,滤波后数据采用滞一自相关法估计法计算血流平均速度与功率并进行成像.处理结果表明,与传统静态滤波器以及现有基于特征值分解的滤波算法相比,可有效增强组织空间高强度时变运动时血流与组织的区分能力.

机载非正侧阵雷达自适应子空间方法

机载非正侧阵雷达使杂波具有距离非平稳特性且传统的空时自适应方法性能下降严重。为了解决这个问题,该文提出一种自适应的子空间方法。该方法首先利用曲线拟合估计构型参数,然后利用估计的构型参数计算杂波子空间,最后将数据向杂波子空间对应的正交补空间进行投影来抑制杂波。仿真实验结果表明,该方法可以取得较好的参数估计精度与杂波抑制性能。

利用重叠子阵交替发射提高机载双基正侧阵雷达杂波抑制性能的方法

距离非平稳杂波抑制是机载双基雷达空时自适应处理面临的重要困难之一。针对此问题,该文提出一种利用重叠子阵交替发射技术来抑制距离非平稳杂波的新方法。该方法通过交替发射使机载双基正侧阵雷达的杂波脊落在发射和接收空间频率以及多普勒频率构成的3维频率空间的一个平面上,并且目标不落在该平面。由于该杂波平面具有距离平稳性,这保证了空时自适应处理可以有效地抑制该杂波平面,进而能够有效抑制距离非平稳杂波。仿真结果验证了该方法的有效性。

低重频数据辅助的近程杂波抑制方法

针对机载非正侧视雷达的距离非平稳杂波抑制问题,提出了一种低重频数据辅助的俯仰预滤波方法,用于滤除距离非平稳的近程杂波.该方法在无俯仰主瓣杂波信号的低重频数据域选取训练样本,并采用自适应俯仰空间频率补偿技术估计协方差矩阵,能够得到较理想的俯仰自适应方向图.推导了近程杂波俯仰维杂波秩的计算公式,为近程杂波抑制提供了理论支撑.在滤除距离非平稳的近程杂波后,能为方位-多普勒空时自适应处理器提供距离平稳的训练样本,使其性能明显改善.仿真实验验证了该方法的有效性.

基于空时内插的端射阵机载雷达杂波补偿新方法

端射阵天线因其低风阻和高增益特性而特别适用于机载雷达的前后向补盲,而天线的前后视放置则不可避免地要面临杂波的距离非平稳问题。该文基于端射阵机载雷达杂波谱特性,针对传统空时内插法(STINT)不能直接适用于距离模糊情况下端射阵杂波补偿这一情况,提出一种基于空时内插的端射阵杂波补偿新方法。该方法充分考虑了各距离门的模糊杂波,以远程平稳杂波脊主瓣区所对应的圆弧为插值参考子空间并细化了动目标约束的约束对象,实现了对距离模糊情况下端射阵非平稳杂波的有效补偿。计算机仿真结果验证了该文方法的有效性。

机载火控雷达近距离地面慢速目标检测

机载火控雷达对近距离地面慢速目标进行检测时 ,由于地杂波散射体俯仰角随距离变化 ,引起杂波的空时二维分布随距离变化 ,呈现出严重的非平稳性 .在这种杂波环境中 ,常规处理和空时二维处理都难以得到好的性能 .本文提出一种杂波频移补偿的方法 ,对不同距离的杂波数据施加不同的频移变换 ,有效减弱了杂波的非平稳性 ,使杂波能量在二维平面内集中 ,杂波分布面积大大减小 .仿真结果表明 ,在检测近距离地面慢速目标时 ,用频移补偿作为空时二维处理的预处理可以取得好的效果 ,大大提高了系统的改善因子 ,而且具有实现简单 ,运算量小 。

任意线阵的直接数据域空时自适应处理方法

研究机载预警雷达在前视任意线阵构形下的地杂波和干扰抑制问题.在采用迭代法获得单个距离门回波数据的空时二维谱基础上,结合图像特征分析提取杂波和干扰分布特性曲线,通过将待检测单元数据向重构的杂波和干扰子空间正交投影检测动目标.能避免直接数据域方法存在的空时孔径损失和克服传统统计空时自适应处理(STAP)方法在非平稳环境性能下降问题,仿真结果表明本文方法具有良好的动目标检测性能.

互耦效应下端射阵机载雷达空时内插STAP方法

针对端射阵天线由于阵元间距较小,容易造成能量耦合引起互耦效应,进而影响天线增益和空域导向矢量等参数以及后续的杂波抑制性能这一问题,首先利用互阻抗法和等距离环地面散射单元积分法,建立了互耦条件下的端射阵机载雷达信号模型;然后分析了互耦效应对杂波特征谱和空域导向矢量等参数的影响;最后提出了一种基于空时内插的空时自适应处理方法,对杂波的非平稳性和空域导向矢量进行了补偿.理论分析和仿真结果证明了该方法的有效性.

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。