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。

基于时间-Doppler分析的海杂波背景下小目标检测

为解决传统舰载雷达和岸基雷达很难检测出海杂波背景下小目标的现状,提出一种基于时间-Doppler分析法来检测小目标。该算法用离散短时傅里叶变换对实测海杂波数据分析得到不同距离门的时间-Doppler速度图,通过分析和比较距离门含有小目标的Doppler展宽和Doppler速度大小与其他距离门不含有小目标的Doppler展宽和速度大小的不同,即可检测出小目标。实验证明,该算法是有效的。

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。

天波/地波组合传播模式下一阶海杂波特性分析

分析天波反射/地波绕射组合模式下一阶海杂波的产生机制、展宽原理,导出了一阶海杂波频移、展宽计算公式;结合距离换算、双基地角、擦地角计算公式,对组合模式下一阶海杂波频谱随距离、方位的分布特性及展宽特性进行了理论计算分析。实测信号频谱特征与理论分析结果的对比表明:实验结果与理论分析相符合,验证了天波反射/地波绕射集成概念是成立的,进一步证明了天波/地波集成探测技术原理可行。

基于频域分块RDS-LMS算法的机载外辐射源雷达杂波对消

针对机载外辐射源雷达多普勒展宽的杂波对消问题,该文提出频域分块距离-多普勒-空间LMS(RDS-LMS)算法。该算法利用杂波的空时依赖性,沿杂波脊进行对消,避免对杂波多普勒带内目标的对消。通过频域分块处理,减小了迭代次数并可以利用FFT快速实现,降低了算法的计算量。基于实测数据的仿真结果表明:该算法能够有效对消杂波,且对杂波带内的目标影响很小,对径向速度大于10 m/s的目标,信噪比损失在1 d B以内。计算复杂度分析表明:频域分块实现使算法计算量降低了42倍,根据在地基外辐射源雷达中已实时实现的FBLMS算法估算,结合GPU并行处理,该文算法处理1 s数据用时为771 ms,能够满足实时性需求。

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。

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。

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。

基于实测数据的海杂波及小目标回波特性分析

传统观点认为海杂波与小目标的回波特性不同,而对于距离单元内含有小目标的海杂波与其它距离单元只含海杂波的最大幅值和Doppler速度及速度展宽没有进行比较研究。文中基于国内外学者公认的不同海况下海杂波实测数据和离散短时傅立叶变换对上述二者关系进行了比较研究,得出两个规律:1)距离单元中含有小目标的海杂波Doppler速度小于其它距离单元只含海杂波的Doppler速度,Doppler速度展宽也明显窄于后者且聚集于Doppler速度零刻度线附近;2)距离单元中含有小目标的海杂波最大幅值小于其它距离单元只含海杂波的最大幅值。基于实测数据验证了这两个规律,丰富了海杂波及嵌入其中的小目标的回波特性理论体系,为检测海杂波背景下小目标得供了的一种新的方法。

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。

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.