基于杂波和噪声联合稀疏特性的直接数据域STAP方法

针对机载预警雷达空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)所面临的异构杂波环境,基于杂波和噪声的联合稀疏特性提出了一种直接数据域(direct data domain,D3)STAP方法。首先通过子孔径平滑技术扩充训练样本集合;然后基于杂波谱二阶表征理论构造STAP功率字典矩阵、导出目标函数,并解得待检测单元信号的空时功率谱;最后根据杂波先验信息重构无孔径损失的杂波加噪声协方差矩阵。数值实验验证了所提方法的协方差矩阵估计精度高于传统的稀疏恢复D3-STAP算法,且在理想情况和存在阵列误差的情况下,所提方法皆具备更好的低速目标检测性能。

基于稀疏贝叶斯学习的稳健STAP算法

为了提高阵列幅相误差和格点失配情况下稀疏恢复空时自适应处理(sparse recovery space-time adaptive processing,SR-STAP)算法的性能,提出一种基于稀疏贝叶斯学习的稳健SR-STAP算法。首先,利用空时导向矢量的Kronecker结构构建SR-STAP误差信号模型;然后,利用贝叶斯推断和最大期望算法迭代求取角度多普勒像和误差参数;最后,利用求解参数估计精确的杂波加噪声协方差矩阵并计算权矢量。仿真实验表明,所提算法能够显著提高稀疏信号模型失配时的目标检测性能。

雷达海上预警的快速SR-STAP海杂波抑制方法

针对稀疏重构空时自适应处理技术在低样本量时的非均匀海杂波抑制中存在大维度杂波测量矩阵和复杂迭代机制中的运算负担较大的问题,提出了一种快速SR-STAP海杂波抑制方法.通过回波空时解耦的方式降低了测量矩阵维度,减小了高维矩阵的运算负担;基于快速傅里叶变换获取频谱分布支撑集并构造先验矩阵因子,改进稀疏优化问题并通过调整因子权值加快收敛,以实现杂波频谱快速恢复.仿真结果验证了所提方法的低复杂度优势与可靠的海上目标检测性能.

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.

STAP技术在有源干扰环境下的运用方法

为了在复杂的有源干扰环境下改善空时二维自适应处理(Space-time Adaptive Process-ing,STAP)技术的处理性能,提出了一种基于局部空域自适应阵列处理的改进型自适应波束形成方法。这是一种空间抗干扰与STAP技术滤除杂波级联的方法。采用MUSIC技术对有源干扰的波达方向进行估计,然后分别在期望方向和干扰方向形成接收多波束,再在波束域进行自适应处理以抑制有源干扰,最后在空间反干扰滤波后运用STAP技术进行杂波抑制。仿真结果表明,该方法能有效估计出干扰源的方位,使STAP技术在有干扰的环境下也能保持较好的杂波抑制性能,同时在波束域进行自适应滤波,大大降低了抑制干扰所需的运算量,理论分析和仿真结果表明了该算法的有效性。

机载双基STAP非线性时变加权技术的研究

针对机载双基地雷达杂波的距离相关特性,提出一种新的基于非线性时变加权(NL-TVW)技术的空时自适应处理(STAP)方法用于抑制双基杂波。该方法考虑了双基杂波角度-多普勒频率特性随距离变化的非线性因素,可有效抑制来自远、中及近距离场景中的杂波回波。此外,NL-TVW方法是与数据相关的,可自适应地补偿双基杂波的距离非平稳性而无需了解有关雷达平台或场景的先验知识。仿真结果表明:在不同双基距离的场景下,非线性时变加权法比基于线性时变加权的STAP方法和无任何补偿措施的双基STAP方法有更优的杂波抑制性能。

阵元失效情况下的STAP性能研究

本文针对矩形面阵的情况,讨论了面阵上不同阵元失效情况对阵列方向图、杂波特性及STAP性能的影响.可以发现,在加权的情况下失效阵元距阵面中心越接近,阵列方向图主瓣下降,副瓣升高越严重,子阵中失效阵元增多时,杂波自由度会随之增加,但当整个子阵失效时,杂波自由度反而会降低到接近原先无阵元失效的情况.文末讨论了阵元失效对目标信号相参积累的影响,对两种STAP算法在不同阵元失效情况下的性能进行了仿真分析,可以看出,阵元失效除了可能导致杂波自由度增加,还可能致使空域自适应方向图畸变,从而对自由度较匮乏的算法影响较大,最后针对空域自适应方向图畸变提出了一种空域深加权的改善方法,有一定的改善效果.

机载MIMO雷达收发联合降维STAP算法统一理论框架

该文研究了机载多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达杂波抑制的收发联合降维空时自适应处理(Space Time Adaptive Processing,STAP)算法统一理论框架。首先,基于机载MIMO雷达发射波形分集的特性,构建了机载MIMO雷达降维联合自适应STAP处理的统一理论框架结构。在此基础上,建立了3种降维STAP处理结构。最后,针对上述3种降维结构,给出了相应的3类适用于MIMO体制的降维STAP处理算法。仿真实验表明:机载MIMO雷达联合降维自适应算法具有较好的杂波抑制性能和较强的抗干扰能力。

基于子阵波束设计的空时二维杂波抑制方法

机载雷达接收端采用子阵处理时面临栅瓣杂波导致的复杂空时耦合分布,使主瓣波束方向存在多个由栅瓣杂波导致的检测性能凹口,目标检测性能恶化严重。针对此问题,该文首先分析了子阵处理中栅瓣杂波空时谱分布特性,并在此基础上提出了基于接收子阵波束设计的空时二维杂波抑制方法。该方法采用重叠子阵构型方案,通过子阵方向图设计形成在子阵间栅瓣区域处的宽凹口,实现对子阵间栅瓣区域杂波的预滤波。进一步构建子阵级空时处理器,由于栅瓣杂波已经在子阵内完成预滤波,避免了栅瓣杂波在空时二维平面上的耦合扩散,从而提高了杂波抑制和动目标检测性能。仿真结果表明,所提方法显著改善了栅瓣杂波区的输出信杂噪比损失性能。

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。

地面慢速目标检测的STAP方法

本文研究机载火控雷达检测地面慢速目标的空时二维处理方法 .由于机载火控雷达是前视阵 ,工作波长短 ,载机运动速度快 ,脉冲重复频率低 ,使得杂波多普勒频率多重模糊 ,主瓣杂波带宽大 ,常规处理性能很差 .本文重点分析了机载火控雷达检测地面慢速目标的特点 ,指出主瓣杂波是制约系统检测性能的主要因素 ,并结合这些特点比较了机载火控雷达滤除主瓣杂波的时空级联自适应处理和空时联合自适应处理的区别 ,比较了几种情况下系统对慢速目标的检测性能 .

有源干扰条件下机载MIMO雷达STAP协方差矩阵秩的分析

该文分析了正侧阵机载MIMO雷达杂波加有源干扰协方差矩阵的结构,得到杂波加有源干扰协方差矩阵秩的上界为杂波的秩与有源干扰的秩之和减去有源干扰个数。并由此得到MIMO雷达杂波加有源干扰协方差矩阵非满秩而SIMO雷达杂波加有源干扰协方差矩阵满秩时有源干扰个数的范围。当有源干扰的数目在此范围时,SIMO雷达的理论性能严重下降,而MIMO雷达在理论上仍然有足够的自由度来抑制杂波和有源干扰,从而保证有较好的性能。通过仿真实验验证了上述结论。

机载雷达多通道STAP系统设计实现

空时二维自适应处理(STAP)是机载雷达有效抑制杂波和干扰的关键技术,现阶段该技术研究的热点难点之一是大数据流下的高精度实时系统实现问题。本文采用均衡任务处理的方法设计了STAP并行系统,在分析了STAP系统任务特点后,给出了系统任务和任务级的测试基准,基于多DSP异构处理板提出了四通道STAP系统的设计方案并予以实现,系统级测试结果分析表明系统具有较好的均衡性,最后提出几点STAP系统设计实现中的关键问题。

弹载宽带相控阵雷达高度目标检测的通道级STAP方法

针对弹载宽带相控阵单脉冲测角雷达体制,根据海面上具有一定高度的舰船目标的距离-高度耦合效应、多普勒-高度耦合效应,提出了一种基于通道级空时自适应处理(Space Time Adaptive Processing,STAP)的高度目标检测新方法。该方法在和、差通道距离-多普勒二维成像的基础上,采用自适应对消技术进行杂波抑制,并通过数字方式形成修正的和、差通道。在修正的和通道上进行目标检测,利用修正的和、差通道之间的单脉冲比值测量目标的角度。理论分析及仿真结果表明:该方法在抑制杂波、检测目标的同时,能抑制移位角闪烁、有效改善高度目标的检测性能,且运算量低易于实现。

一种基于频域STAP处理的多通道SAR-GMTI算法

推导了频域空时信号处理(STAP)的原理,提出了一种多通道合成孔径雷达地面慢速运动目标检测(SAR-GMTI)和运动参数估计方法。该方法首先采用频域STAP方法抑制杂波,之后利用慢速运动目标和静止目标的多普勒调频近似的特点,采用去调频(Dechirp)方法将参考信号与抑制后的杂波相乘间接实现目标匹配,也就是运动目标能量聚焦,最后通过维格纳-威利分布(WVD)进行运动目标检测和运动参数估计。理论分析和计算机仿真结果验证了该方法的有效性。

利用先验信息的幅度-相位联合STAP样本选取方法

针对分立杂波和强目标信号等引起的机载雷达杂波非均匀特性,提出一种利用先验信息的幅度-相位联合选取样本的方法,利用杂波多普勒频率与入射角度之间的先验关系,将检测多普勒通道在特定角度的幅度最强的单元作为样本集,确保对分立杂波的对消深度,再通过相位检测方法剔除样本集中相位明显偏离相位期望的样本,克服样本集包含目标信号引起的目标自相消效应。通过某机载相控阵雷达的实测数据比较研究表明,该方法较传统样本选取方法更具优势,且计算量较小便于工程采用。

基于特征空间的降维STAP方法比较研究

系统接收数据的杂噪协方差矩阵完整地包含了杂波和噪声信息 ,将其做特征分解 (EVD)而得到的特征空间 ,可将杂噪能量按序排列 ,且各特征矢量相互正交且统计独立 .基于特征空间作自适应处理 ,特别是降维自适应处理 ,便于探寻理论上的最佳方案 .本文分别讨论了互谱法 (CSM)、最小功率特征对消 (MPE)以及最小范数特征对消(MNE) ,从特征结构阐明了三种方法的内在关系 ,比较了它们的杂波抑制性能 .

STAP并行处理系统的调度问题研究

为了研究空时自适应处理(STAP)并行系统中的调度问题,以系统数据和任务为研究对象,以时延和吞吐率为目标函数参数,以均衡性和扩展性为系统设计理念,首先研究了STAP系统的数据划分和任务映射方法。然后提出了任务映射模型,建立了任务流程粗粒度有向非循环图(DAG),进一步分析了STAP系统中的两个重要性能指标。并基于以性能指标为参数的目标函数,研究了STAP系统中的调度策略,提出的五步映射法能够较好地均衡系统负载,满足系统的设计要求。最后给出了一组基于异构处理系统的测试基准和实际STAP系统的实现过程,验证了该研究的有效性。