共形阵机载火控雷达杂波建模与杂波抑制

共形阵机载火控雷达较常规平面阵机载火控雷达有着更少的负载、更好的空气动力性能及更大的扫描范围等优点。对机头共形阵火控雷达的子阵划分、方向图特性、杂波建模和杂波抑制等问题进行了研究。首先,给出了机头共形阵天线的数学模型和几何结构,依据火控雷达动目标检测需求确定了该天线工作方式和子阵合成方式,并分析了机头共形阵的天线方向图特性;然后,结合共形阵阵面结构特点分析了机头共形阵的杂波谱分布特性;最后,利用空时自适应处理(space time adaptive processing, STAP)方法对共形阵机载火控雷达进行了杂波抑制处理,并通过仿真分析了STAP方法的杂波抑制性能。     

机载前视阵列雷达俯仰慢时间空时自适应处理

针对机载前视平面阵列雷达杂波抑制问题,提出了一种利用阵列俯仰维自由度和慢时间自由度进行空时二维自适应处理的方法。分析了该模型中杂波在俯仰多普勒平面的分布规律,通过采用多普勒频移方法补偿了杂波的距离非均匀性,与常规方位多普勒空时二维自适应处理方法不同,所提方法可以同时补偿杂波的主瓣和旁瓣。最后通过仿真实验将所提方法与三维空时自适应处理、传统方位慢时间二维自适应处理作了对比,证明了所提方法的优越性。     

一种机载非正侧视阵雷达近程杂波对消方法

机载预警雷达发射中高脉冲重复频率信号时,会导致接收杂波存在距离模糊现象。对于机载非正侧视阵雷达(non-side looking airborne radar, non SLAR),其近程回波具有强烈的距离依赖性,导致通过统计方法估计的杂波协方差矩阵不准确,使得空时自适应处理（space-time adaptive processing, STAP）的杂波抑制性能急剧下降。接收天线为均匀线阵条件下,由于阵列没有俯仰维自由度,无法直接对近程杂波进行抑制。针对这种情况,提出了一种近程杂波对消方法,该方法首先估计出近程模糊距离门对应的俯仰角,然后利用空时二维杂波谱的先验信息对近程的杂波进行估计,最后对原始的接收数据进行近程杂波对消。该方法能够对近程杂波进行有效抑制,获得的杂波抑制性能高于直接处理法。仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

机载共形相控阵雷达二维杂波建模与分析

分析了机载预警(AEW)雷达可能采用的横柱型和竖柱型这两种基本的共形相控阵的方向图特性，提出了其阵元的放置规律，对这两种机载侧视共形相控阵雷达的杂波进行了建模，并依此模型对这两种机载共形相控阵雷达的杂波数据进行了计算机仿真，通过杂波协方差矩阵的估计求得其空-时二维杂波谱，检验了杂波模型的准确性，所做工作将对实际的共形阵具有重要的指导意义，也为进一步研究机载共形相控阵雷达信号处理和杂波抑制的技术和方法奠定了基础。     

机载监视雷达地杂波背景中的CFAR检测方法

在充分考虑了具体雷达体制和工作环境的基础上认为,采用二维有序统计恒虚警处理方法(2D OS CFAR)适合于机载监视雷达地杂波背景中的恒虚警概率(constantfalsealarmrate,CFAR)检测。同时,对该方法在不同杂波背景、不同窗口大小、不同干扰数目时的检测性能进行了理论分析和实验仿真。仿真结果表明,该方法能有效地提高机载监视雷达对地工作方式时的CFAR检测能力。     

基于空时插值的机载雷达杂波距离依赖性补偿方法

杂波距离依赖性是机载前视阵雷达与双基机载雷达面临的重要问题,主要表现在其统计特性随距离而变化,导致杂波协方差矩阵估计不准确,进而使得空时自适应处理（space-time adaptive processing, STAP）性能下降。针对这种情况,提出了一种基于空时插值的杂波距离依赖性补偿方法。该方法通过雷达先验知识分别得到参考距离单元和待补偿距离单元杂波的两组导向矢量,然后对这两组导向矢量进行子空间拟合,利用得到的拟合矩阵作用于数据来补偿杂波距离依赖性,并且为了避免拟合过程中出现目标相消,增加了动目标保护约束。仿真实验结果表明了所提方法的有效性。     

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。     

甚长基线的双基地机载雷达杂波建模与分析

甚长基线双基地机载雷达是一种新的雷达配置模式,与普通的机载双基地雷达相比,它具有检测范围大、工作模式多等特点。在这种双基地雷达配置模式下,地面杂波呈现何种分布以及对空时自适应处理杂波抑制性能的影响有待研究。对甚长基线机载双基雷达的地杂波分布进行了研究,建立了杂波分布的一般模型,给出了杂波分布的具体表达式,分析了杂波分布与系统配置和检测距离之间的关系以及对空时自适应处理的影响。最后通过计算机仿真,验证了本文分析的正确性。     

前视阵FDA-MIMO雷达距离模糊杂波抑制方法

超高速平台前视阵雷达面临强杂波抑制难题,其杂波不仅具有显著的距离依赖性而且存在多重距离模糊,导致雷达动目标检测性能急剧恶化。针对这一问题,提出了一种基于频率分集阵列和多输入多输出雷达的距离角度多普勒三维自适应处理距离模糊杂波抑制方法。该方法通过发射接收二维联合空域和差波束及时域邻近多普勒通道进行降维处理,保证算法的低复杂度以及在小样本条件下的杂波抑制性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于多波位杂波的通道相位误差估计方法

雷达的通道误差会影响杂波抑制效果和参数估计性能。为解决此问题,提出了一种针对机载扫描模式雷达的通道相位误差估计方法。首先对不同接收通道的杂波数据进行干涉处理,然后结合扫描角来求解通道相位误差。为了减小系统噪声影响,提高估计精度,选取主杂波内独立同分布的距离单元作为估计样本。另外,对多个波位的杂波求平均进一步降低了估计误差。机载雷达实测数据处理结果表明,该方法可以较好地补偿通道相位误差,并且可以显著提高系统的目标定位能力。     

GMTI雷达STAP系统仿真研究

地面动目标检测(Ground Moving Target Indication,GMTI)是脉冲多普勒雷达在军事上的重要应用领域之一。空时自适应信号处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)技术因为在GMTI雷达应用中具有很好的微弱信号检测性能而受到广泛关注。基于均匀直线阵列(Uniform Linear Array,ULA),建立了机载GMTI雷达动目标检测的完整仿真系统,给出了回波模拟仿真和信号处理的流程,讨论了多通道STAP处理技术在实际应用中的细节,并将幅度相位估计(Amplitude and Phase Estimation,APES)与STAP技术结合,提高检测性能。仿真实验结果证明了系统的有效性。     

基于稀疏采样的双基地机载雷达杂波谱补偿方法

在双基地机载雷达中,由于地面杂波存在距离依赖性,使得基于距离单元回波数据平均的杂波协方差矩阵估计存在误差,导致空时自适应处理的杂波抑制性能严重下降。基于配准的方法沿杂波空时分布曲线采样,补偿杂波距离依赖性,然而该方法由于采样点过多导致运算量巨大。针对该问题,利用双基地机载雷达杂波散射点的复幅度受收发天线调制,具有稀疏分布的特点,提出了一种基于稀疏采样的杂波谱补偿方法,该方法通过设置采样门限来降低采样点数,减小重构杂波数据的运算量。计算机仿真结果表明,该方法能够有效地降低重构杂波的运算量,减小双基地机载雷达杂波的距离依赖性,提高空时自适应信号处理的杂波抑制性能。     

基于信号子空间处理的ATI误差校正方法

在机载合成孔径雷达/地面动目标指示(SAR/GMTI)应用中,各误差因素常使得沿航迹干涉(ATI)方法失效,限制其实际应用。推导并仿真了同步定时误差和姿态误差引入干涉相位误差,导致ATI动目标检测性能下降的情况,提出了一种基于信号子空间处理的解决方法,并对以上误差情况分别进行了分析和校正。仿真结果表明,该方法可使ATI对误差因素的敏感度下降,从而提高动目标检测性能,扩大ATI的适用范围,具有一定的工程参考价值。     

Range walk and array rotation in space-time adaptive processing: effects and compensations

This paper proposes a unified clutter model incorporating the effects of range walk and array rotation for space-time adaptive processing (STAP) in airborne multi-channel early-warning radar. Based on this clutter model, STAP performance is then analyzed from the perspective of covariance matrix tapering (CMT). For STAP performance degradation due to array rotation, a determinate compensation method is proposed based on the CMT method. Numerical examples are provided to verify the analysis and the proposed compensation method.     

机载相控阵雷达灵巧干扰信号模型及抑制方法研究0

目前对灵巧干扰的研究主要集中在常规地面雷达,对于机载雷达下的干扰模型及其抑制方法的研究较少。针对此种情况,建立了机载雷达背景下噪声卷积干扰、随机移频干扰和延时转发干扰3种典型灵巧干扰的空时信号模型,并从杂波自由度、空时功率谱图和距离-多普勒谱图的角度分析了干扰分布特性以及影响空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)性能的内在机理,在此基础上提出了一种基于单元平均选小检测的机载雷达杂波和干扰同时抑制方法。该方法从杂波空时功率谱角度准确估计干扰来向,并据此形成干扰辅助波束,最后通过STAP实现干扰和杂波的有效抑制。仿真结果表明,所提方法相对于传统级联抑制方法,对延时转发灵巧干扰的抑制性能改善5 dB以上,验证了所提方法的有效性。     

端射阵机载雷达STAP单脉冲测角方法

端射阵列雷达是新体制雷达发展的一个重要趋势,因其具有低剖面和定向辐射特性,特别适合用于机载雷达的补盲。但由于端射阵天线方向图的特殊性,其主瓣宽度比相同天线尺寸的侧射阵宽得多,这势必会导致传统自适应单脉冲测角方法性能下降。本文提出了一种基于三维空时联合约束的自适应单脉冲测角方法,将传统自适应单脉冲测角问题扩展到俯仰-方位-多普勒三维空间,利用三维杂波特性克服波束过宽所带来的问题,并可同时测出目标的方位角和俯仰角,表现出较为优越的角度估计性能。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

杂波背景下机载雷达信号参数的射频隐身优化

面对对方先进的无源探测系统, 射频(radio frequency, RF)隐身是机载雷达抗干扰的一种重要手段。本文首先分析了杂波条件下机载雷达目标探测的RF隐身目标模型, 然后分别针对地杂波与海杂波背景, 以截获因子作为RF隐身性能评估指标, 分析了基于脉冲对消滤波与恒虚警(constant false alarm rate,CFAR)检测技术的机载雷达RF隐身设计方法, 并建立了相应的机载雷达信号参数RF隐身优化模型。仿真利用遗传算法对模型中的辐射功率、驻留时间与脉冲累积个数等机载雷达信号的关键参数进行求解, 仿真结果表明, 两种杂波背景下的信号参数优化模型均能有效地改善机载雷达的RF隐身性能。     

一种机载前视雷达杂波距离依赖性补偿方法

针对机载前视阵雷达近程回波距离依赖性严重,直接距离采样估计杂波协方差矩阵会导致地面动目标检测(ground moving target indication, GMTI)性能下降,提出了一种完全基于数据的前视阵雷达处理新方法。该方法利用最小二乘准则对近程的杂波进行变换,然后再进行空时自适应处理(space time adaptive processing, STAP)。该方法不需要知道雷达的先验参数,在存在误差的情况下具有稳健性。基于计算机仿真数据的实验结果表明了方法的有效性。     

基于多通道SAR系统的ATI-RPCA地面动目标指示方法

针对强杂波背景下的多通道合成孔径雷达(multi-channel synthetic aperture radar, MC-SAR)系统,结合沿航迹干涉(along-track interferometry, ATI)方法和稳健的主成分分析(robust principal component analysis, RPCA)方法,提出一种ATI-RPCA的地面动目标指示方法。与传统的ATI方法相比,该方法可以提供更稳健的性能,但增加了一定的计算复杂度;与经典的RPCA算法相比,该方法可以降低虚警概率(probability of false alarm, PFA)并降低运算复杂度。总体而言,所提方法提供了较为稳健快速的目标检测性能,最后通过将所提方法应用到实测三通道SAR数据中,得到的结果与本文的理论分析一致。