复杂背景下雷达信号的模糊检测

本文着重研究如何利用模糊子集理论来解决复杂背景下雷达信号的检测问题。文中首先给出模糊检测的数学模型,然后基于贴近度准则及重要度加权的概念,导出了模糊滤波算法,最后利用“重合不多于一”雷达信号形式具体设计了两种模糊检测器。实验结果表明,这两种模糊检测器具有在强相关和弱相关杂波背景下检测雷达目标的良好能力,其性能明显优于传统的线性相关检测器。     

基于线性卷积系数扩展特征的雷达目标识别

针对雷达目标高分辨距离像识别中的有效特征提取问题,提出了一种基于线性卷积系数扩展特征的雷达目标识别方法。该方法将高分辨距离像及其线性卷积系数扩展特征作为联合特征在核空间中进行特征选择,并采用支持向量机（support vector machine, SVM）作为分类器实现雷达目标识别。核空间中的特征选择可以解决联合特征高特征维数问题和非线性可分问题,进而提高SVM识别性能,而线性卷积系数扩展特征相比高分辨距离像具有更强的稳定性。同时,可以在一定程度上弥补因特征选择带来的高分辨距离像部分距离单元特征分量缺失。基于5种飞机目标高分辨距离像的仿真实验证明了该方法的有效性。     

基于方位弯折的高分辨距离像雷达目标识别

针对高分辨雷达距离像的方位敏感性问题,将应用于语音处理的动态时间弯折技术引入高分辨距离像雷达目标识别领域,提出了一种动态方位弯折技术,该技术通过将测试数据与模板特征序列进行非线性伸缩(弯折),获得测试帧与模板之间最小匹配距离对应的最佳匹配路径,实现对测试数据的目标识别。对ISAR实测飞机数据的分类实验及与模板匹配法和RBF识别方法的比较,获得了良好的识别结果,表明了该方法的可行性和有效性。     

高斯杂波中距离扩展目标的模糊CFAR检测

为提高高分辨雷达的检测性能,提出了一种高斯杂波背景下距离扩展目标的模糊检测方法。该方法采用模糊恒虚警率(constant false alarm rate, CFAR)检测器代替传统的二进制CFAR检测器,将距离单元值转换成映射到虚警空间的模糊隶属函数值,然后采用模糊积累准则进行积累,得到检测统计量。研究了模糊代数积、模糊代数和两种积累准则,推导出这两种方法虚警概率的数学解析式。仿真结果表明,高斯杂波背景下模糊代数积积累较双门限二进制积累可获得近2 dB的性能改善。同时,模糊检测方法只采用单个检测门限,具有易于调节的优点。     

常规单脉冲雷达体制下的多目标近距离分辨

常规单脉冲雷达的发射脉冲一般具有快速上升沿，其回波含有丰富的高频分量，但传统的雷达信号处理系统并没有利用这些高频信息，致使雷达分辨率得不到提高。介绍的这种改进的逆滤波方法根据回波信噪比，结合逆滤波方法的高分辨特性和匹配滤波器的强抑制噪声能力，利用回波中的高频分量，使常规单脉冲雷达的分辨率有明显改善。仿真实验表明，采用这种方法使雷达分辨率得到提高。     

基于逆滤波处理的雷达干扰效果在线评估方法

非合作的干扰效果在线评估是实现自适应干扰及认知电子对抗闭环的关键问题和难点问题。对此,提出一种基于逆滤波处理的雷达干扰效果在线评估方法,通过感知得到的雷达系统外部状态,利用逆滤波处理估计雷达系统内部跟踪误差,进而实现对应雷达干扰样式的干扰效果在线评估和干扰参数实时优化。首先对逆滤波处理实现雷达跟踪误差估计问题进行建模,然后针对杂波背景下的雷达滤波算法进行逆滤波处理推导。具体设计了针对拖引欺骗干扰的干扰效果在线评估和干扰参数优化方法,最后以对抗导引头雷达的距离门拖引干扰为例进行了数字仿真验证,实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

多载频相位编码雷达信号自适应脉冲压缩方法

多载频相位编码信号(multi-carrier phase-coded,MCPC)作为近年来备受关注的一种宽带雷达信号,具有较高的频谱利用率、良好的自相关以及频率分集特性等优点,因而在目标检测、抗干扰以及高分辨成像等领域具有较大的应用前景。针对MCPC雷达信号常规脉冲压缩易产生高距离旁瓣而导致强目标邻近的弱小目标检测困难问题,通过对MCPC雷达信号进行建模分析并结合其信号特点,提出了一种MCPC雷达信号自适应脉冲压缩算法,通过利用循环迭代获取每个距离单元的最优匹配滤波器,从而有效抑制了距离旁瓣,提高了对邻近距离单元弱小目标的检测能力。仿真实验验证了该方法的有效性,并进一步分析了编码方式对脉冲压缩距离旁瓣的影响。     

基于不同准则函数的雷达目标特征空间变换

为解决雷达目标高分辨距离像的识别问题 ,将 4种基于不同准则推导出的线性特征空间变换进行了归纳。分别用这几种变换方法对 6类飞机缩比目标高分辨距离像数据进行特征空间变换 ,然后用同一分类器判决 ,并对其识别结果加以分析与比较 ,得出在该应用条件下的有益结论。     

一种基于模糊逻辑控制的雷达自动距离跟踪器

自动距离跟踪器性能的改善是现代跟踪雷达系统研究的重要内容。针对传统的基于α-β滤波的自动距离跟踪器存在的跟踪精度低、反应速度慢等不足,提出了一种基于模糊逻辑控制的雷达自动距离跟踪器,并详细论述了该距离跟踪器的设计和实现过程。仿真实验表明,与传统的基于α-β滤波的自动距离跟踪器相比,该跟踪器的跟踪精度高、反应速度速度快,是一种切实可行的雷达自动距离跟踪方法。     

基于频域干扰剔除的OTHR射频干扰抑制算法

目前,天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)大多是在空域或匹配滤波后的时频域抑制射频干扰,往往会同时抑制掉射频干扰附近的目标。考虑到在匹配滤波后,射频干扰与目标信号都是近似单频信号难以区分;而在匹配滤波前,目标信号是宽带的线性调频信号,而射频干扰是近似单频的窄带信号,射频干扰与目标信号显著不同,易于分离。基于该特点,提出了一种基于匹配滤波前的频域干扰置零的射频干扰抑制算法。该算法在频域中检测射频干扰的频点位置并将该频点的信号成分置零,最后变换到时域实现射频干扰抑制。与传统方法相比,本文所提算法在抑制射频干扰时基本不损害目标信号。实测数据的处理结果验证了所提方法的优越性。     

空间域相关法抗X波段航海雷达同频干扰

根据X波段航海雷达图像中海杂波的空间相关特性,提出了一种用于检测与抑制同频干扰噪声的方法。首先采用恒虚警率法确定合适阈值,利用相关法检测出干扰噪声线在雷达图像上的位置,然后利用一种改进型拉普拉斯线性增强模板实现干扰线上噪声点的定位,进而采用分段插值方法对检测出的噪声点进行修复以滤除噪声。利用实测雷达数据测试所提算法性能,结果证明:与均值、中值等传统滤波算法相比,所提方法在高海况条件下既能简单快速有效地检测到同频干扰噪声,又能更好地保留原海浪信号的回波信息,满足了海浪信息反演对信号回波质量的要求;在低海况条件下,也能有效去除同频干扰噪声。     

一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法

为了解决传统空时自适应处理方法由于独立同分布训练样本不足无法有效抑制机载面阵雷达非均匀杂波的问题,提出了一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法。该方法首先通过雷达系统和载机平台运动参数先验知识构造杂波表示基矩阵,然后基于协方差矩阵匹配估计准则分别估计待检测单元的杂波空域和时域功率谱,接着按照线性约束最小方差准则计算待检测单元的空域和时域部分权向量,最后再结合杂波参数化模型和得到的空域和时域部分权向量计算空时滤波权向量用于处理待检测单元回波数据。该方法不需要训练样本,不需人为设置超参数,具有全局收敛性,即使存在距离模糊也可以有效地抑制机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真实验说明了本文方法的有效性。     

适用于宽带雷达的非相干杂波抑制方法

针对常规窄带雷达中的杂波抑制通常采取MTI或MTD的相干处理的实现方法,在宽带条件下,提出一种新的杂波抑制方法———非相干动目标显示(NMTI)方法,即通过雷达回波信号的瞬时位移来检测运动目标。从地面雷达杂波的模拟出发,对宽带雷达条件下的NMTI方法作了较深入的仿真研究。在相应的速度条件下,信杂比改善因子指标能够满足实际应用要求。同时,其实现过程比相干处理更加简单,降低了系统设计的复杂性。该方法可有效应用于宽带雷达的杂波抑制处理中。     

一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法

为了解决传统空时自适应处理方法由于独立同分布训练样本不足无法有效抑制机载面阵雷达非均匀杂波的问题,提出了一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法。该方法首先通过雷达系统和载机平台运动参数先验知识构造杂波表示基矩阵,然后基于协方差矩阵匹配估计准则分别估计待检测单元的杂波空域和时域功率谱,接着按照线性约束最小方差准则计算待检测单元的空域和时域部分权向量,最后再结合杂波参数化模型和得到的空域和时域部分权向量计算空时滤波权向量用于处理待检测单元回波数据。该方法不需要训练样本,不需人为设置超参数,具有全局收敛性,即使存在距离模糊也可以有效地抑制机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真实验说明了本文方法的有效性。     

非高斯杂波中的MIMO雷达信号分离

针对传统匹配滤波对非高斯杂波中的多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）雷达信号分离性能下降的问题,提出一种基于分数低阶统计量的匹配滤波算法。该方法将对称Alpha稳定分布(symmetric Alpha stable, SαS)作为MIMO雷达的非高斯杂波模型,以滤波器输出分数低阶信杂比最大为准则导出最优匹配滤波器系数。分别对相关SαS和非相关SαS杂波条件下的MIMO雷达信号分离进行了仿真。结果表明,该方法可有效实现非高斯杂波中的MIMO雷达信号分离,且在高斯杂波条件下与传统匹配滤波的性能是一致的。     

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。     

基于逆协方差矩阵估计的杂波抑制方法

分析了机载双基地雷达杂波分布的特点,并基于杂波逆协方差矩阵的特性提出了基于逆协方差矩阵估计的机载双基地雷达杂波抑制方法。首先利用常规方法估计得到邻近距离门的协方差矩阵;然后利用邻近距离门的逆协方差矩阵对待检测距离门的逆协方差矩阵进行估计;最后通过传统的空时自适应处理方法完成对杂波的有效抑制。仿真结果表明该方法可明显改善机载双基地雷达的杂波抑制性能。     

基于波形特征的外辐射源雷达杂波抑制算法

在正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)波形外辐射源雷达系统中,相对于直达波和多径回波,目标回波的功率要微弱许多,因此多径杂波抑制是此雷达信号处理的一项关键技术。许多时域自适应滤波算法被用来抑制直达波和多径回波,但往往存在滤波器阶数过多,或计算负担过高的问题。基于OFDM波形的多载波调制特性,提出了分载波自适应滤波算法,相比于常规时域自适应滤波算法,能够有效降低滤波器阶数和计算复杂度,简单且高效。以基于OFDM调制原理的数字调幅广播外辐射源雷达为例,详细介绍了分载波递归最小二乘和分载波归一化最小均方算法的自适应滤波原理和过程,并基于仿真和实测数据分析比较了常规时域自适应滤波算法和分载波自适应滤波算法的性能差异。