用于机载雷达杂波谱中心估计的极坐标质心法

在机载雷达动目标检测(M TD)处理中,为了有效抑制杂波,必须先对杂波谱中心进行准确估计。该文提出了一种适用于机载M TD杂波谱中心估计的方法——极坐标质心法。它的核心计算环节基于内积运算,因此较常用的基于相关运算的算法可以显著减少运算量;另外,很好地解决了已有的内积算法难以克服的“频谱分裂”问题。针对实际中经常出现的立方杂波谱和G auss杂波谱,仿真实验比较了这种方法和传统典型算法的估计性能,证明了这种方法具有估计准确,运算复杂度小的优点。     

基于杂波距离方位谱的机载非正侧MIMO雷达STAP方法

在机载非正侧MIMO雷达系统中,传统统计类空时自适应处理方法难以获得足量的独立同分布训练单元,无法准确估计待测单元杂波特性,杂波抑制性能严重下降。为了减少所需训练单元数,在分析机载非正侧MIMO雷达杂波在距离-方位域上分布的基础上,给出了杂波距离方位谱的概念;然后,利用稀疏恢复方法和距离滤波器估计杂波距离方位谱;根据杂波距离方位谱估计杂波协方差矩阵、构造空时滤波器,滤除杂波、检测目标。由于利用了雷达和载机参数等飞行配置先验信息以及杂波空时耦合关系构造,基于杂波距离方位谱的STAP方法可以在少量训练单元的情况下准确估计杂波协方差矩阵,有效抑制杂波、检测慢速目标,仿真实验证明了方法的有效性。     

杂波谱中心Doppler频率和谱宽的快速估计算法

为了能有效地抑制机载下视雷达的地杂波 ,需要对这类杂波的中心 Doppler频率和谱宽进行精确地估计。基于快速傅里叶变换 (FFT)运算和质量中心的概念 ,提出一种快速的高性能估计算法 ,称为质量中心法。该算法直接在频域上对杂波谱参数进行估计 ,具有算法简单 ,易于实现的优点。为了对比它与传统的熵谱估计法以及相关函数法之间的性能 ,给出仿真计算实例。结果表明 ,质量中心法的运算量远小于熵谱估计法 ,但是二者的性能却相差不多 ,尤其是对谱中心的估计。与同样具有小运算量的相关函数法相比 ,在谱宽估计性能上 ,质量中心法更具优势。由于采用短数据即可得到良好的估计性能 ,因此该算法适用于短时平稳的数据     

遗传算法在海杂波产生中的应用

研究具有任意功率谱特性的雷达杂波产生方法.将杂波产生转化为参数优化问题,并应用遗传算法对其进行求解.以具有对数正态分布和高斯谱特性的雷达杂波产生为例,讨论遗传算法的实现过程.设计了一种谱估计子,按照该估计子可使遗传算法找到较优的滤波器系数,得到满意的杂波谱特性.仿真结果表明,所提出的杂波产生方法能够产生满足要求的幅度分布和功率谱特性的杂波.     

基于频移迭代的微波多普勒谱中心频率估计算法

为了准确估计回波多普勒谱的中心频率,提出了一种基于频移迭代的中心频率估计方法.该方法以谱矩法估计频移为初值,逐次改变积分区间,在每次迭代中都利用谱矩法估计其频移,直至估计的频移结果收敛,并将该结果作为中心频率.仿真结果表明:相比于目前常用的谱矩法和最小二乘多项式拟合法,频移迭代法估计中心频率效果更佳,其平均绝对误差和均方根误差均更小,且该方法估计精度不受频率分辨率约束.将该方法应用于微波多普勒测波雷达中,并得到了海浪参数.实验结果证实:利用频移迭代法估计中心频率,可以探测得到更准确的有效浪高和平均浪周期.     

风廓线雷达在降水条件下水平风场的反演研究

风廓线雷达利用湍流信号进行水平风场反演时，雷达回波信号中的功率谱数据包含大气湍流、地物、降水粒子等，其中降水粒子对水平风场造成的干扰尤为严重。若用没有剔除杂波的功率谱反演水平风场，会导致水平风场的真实度较低。本文首先用插值法和中值滤波法抑制杂波干扰，再用分段法确定平均噪声，然后根据两峰之间的最低点对降水时段的双峰功率谱进行湍流谱和降水谱的分离，继而利用分离出来的湍流谱信号反演水平风场，最后选取青海大学风廓线雷达2021年8月27日和2022年4月27日两场降水数据进行分析。结果表明：用分离出的湍流谱信号反演的水平风场较分离前一致性提高，分离湍流谱信号的方法可行，且用智能天气传感器进行验证，验证结果较好。     

线性稀疏阵雷达的杂波特性

为了寻找减小稀疏阵雷达杂波扩散的方法,有必要研究其杂波特性.在准确估计稀疏阵雷达杂波自相关阵的秩(简称杂波秩)的基础上得到了杂波秩的下界;通过研究杂波空时谱背脊线在空域和时域进行周期延拓的规律,得到了减小线性稀疏阵雷达杂波空时谱扩散和避免Doppler盲速的条件.这一条件与取得杂波秩下界的条件相同,有效减少了杂波扩散,可作为系统设计的依据.     

舰船辐射噪声的响度和音色特征模型

首先分析模拟舰船辐射噪声的归一化功率和Moore响度变化趋势,进一步用海试数据验证Moore响度的周期性变化特点,分析Moore响度周期性变化的原因,提取Moore响度均值作为一维特征.然后分析研究音色中有效的谱质心特征,根据谱质心的数学定义推导出谱质心带宽、谱质心斜度以及谱质心峰度的数学公式,举例分析其物理含义,并提出基于六分段频带的谱质心、谱质心带宽、谱质心斜度以及谱质心峰度共24维的音色特征模型.将Moore响度特征模型和音色特征模型相结合,从组合的25维特征的均值和方差分布可知特征具有一定的可区分性.最后设计3层BP神经网络分类器,海试数据表明基于Moore响度和音色的特征模型提取方法是有效的,且有利于提高分类识别率.     

宽带下视雷达信号模拟器的研制

分析了宽带下视雷达目标回波的特点及散射中心截面积的确定方法，地杂波回波的特点及其概率密度函数，功率谱函数，提出了一种通用的雷达信号模拟器模型，采用ＰＣ机ＤＭＡ控制方式实现了一个宽带下视雷达信号模拟器。解决了硬件设计和软件算法中的关键技术问题，并获得了良好的性能指标。     

基于杂波扩展的STAP投散射干扰方法

空时自适应处理技术(STAP)在机载预警雷达中应用广泛,对其干扰的研究具有重要意义.针对传统相干干扰方法采用主瓣对主瓣的方式截获雷达信号易被发现的问题,提出一种基于杂波扩展的干扰方法.干扰机位于雷达副瓣,截获雷达杂波信号而非直达波信号作为相干干扰信号的来源,采取投散射的方式实施干扰,实现对雷达的主瓣干扰.推导了干扰机接收到的雷达直达波和雷达杂波功率的计算公式,建立了杂波信号模型和干扰信号模型,通过仿真比较了干扰机接收到的雷达直达波和雷达杂波的功率,验证了截获杂波信号的可行性,与伪杂波干扰进行了仿真对比.仿真结果表明:相比于伪杂波干扰,该干扰方法对目标先验信息准确性要求较低,干扰后在方位和多普勒频率上均形成假目标,故该方法可行有效.     

时间域质心频移法估算品质因子Q

品质因子Q 是表征地下介质对地震波吸收衰减强弱的参量,是储层预测和油气检测的重要参量。质心法是估算Q 值的常用方法,精度和稳定性均较高,但该方法需要计算地震子波谱的质心和带宽,其精度依赖于波谱的提取质量。为避免地震子波谱的问题,提出时间域质心频移法,实现了在时间域估算品质因子Q,其核心是根据子波波形信息在时间域直接估算质心频率和带宽。对于常相位子波,其频谱的质心频率即包络峰值处的瞬时频率;对于Gauss 谱子波,其带宽可由包络宽度换算得到（两者乘积为一常量）。当地震子波近似为常相位及Gauss 谱时,可在时间域估算质心和带宽,按质心法公式估算Q 值,规避了地震子波谱的提取。VSP 下行波模型测试及实际资料应用表明,时间域质心频移法是可行可信的。     

基于先验知识的降维自适应时域滤波器

为了灵活调节时域滤波器各频率处能量以及利用先验知识提高机载雷达抑制杂波、干扰信号的性能,提出一种基于先验知识的降维自适应时域滤波器设计算法。首先结合先验知识估计机载雷达杂波协方差矩阵;然后通过这些信息,设计降维处理中时域滤波器各频率区域的增益;最后利用凸优化思想设计最优时域滤波器。结果表明:设计的时域滤波器通过分配不同区域的能量,保证在地杂波和干扰的多普勒区域处形成深宽凹口,不仅抑制了地杂波,还能够改善位于主杂波区域的压制性干扰,极大提高了机载雷达在复杂环境中检测目标的能力。     

基于GAR的同信道多信号的调制识别

为了解决同信道多信号的调制识别问题,提出了一种基于广义自回归(GAR)建模的调制识别方法。该方法利用观测数据的GAR模型参数估计各个待识别信号的短时平均中心频率和短时平均带宽,把一个多信号的调制识别问题转化为多个单信号的调制识别,并利用信号的短时平均中心频率和短时平均带宽的统计量作为特征输入到分类器,完成各个信号的调制类型识别。计算机仿真结果表明,当待识别信号在频域没有重叠或者部分重叠时,该方法都是有效的。     

低信噪比多径-信道下的OFDM带宽自动估计

针对低信噪比多径-信道条件下正交频分复用(OFDM)信号带宽估计精度低的问题,提出一种基于小波变换的OFDM信号带宽自动估计方法。首先利用修正周期图法(Welch法)得到信号瞬时功率谱,通过多次观察测量并对功率谱曲线进行统计平均。然后对功率谱曲线进行连续小波变换,计算小波变换后时间-尺度平面上同一时间不同尺度能量累计曲线,提取曲线局部峰值位置,进而估计信号带宽。实验仿真结果表明：在不同多径信道且信噪比为-10dB条件下,估计偏差均不超过1.2%,准确度优于传统方法,且鲁棒性较强。     

基于惯导及原始数据的多普勒参数估计

为了解决平台存在高速俯冲运动时合成孔径雷达(SAR)的杂波锁定问题,提出一种基于惯导及原始数据的改进多普勒中心估计方法.该方法通过高精度惯导提供的姿态及速度信息来估计出多普勒模糊数,并结合原始回波数据对多普勒中心频率的小数部分进行精确估计,在两者的共同作用下可以估计出高速俯冲运动下SAR的多普勒中心频率偏移.仿真结果表明,在惯导数据存在一定误差时,该方法估计得到的多普勒中心频率精度优于直接用惯导数据的估计结果,计算量优于仅依据原始回波数据的估计方法.     

紧凑型地波超视距雷达海杂波区目标检测影响因素研究

针对紧凑型地波超视距雷达海杂波周边及区域内目标难以检测问题，通过相关影响因素的理论及实测数据统计分析，对系统信号积累时间选取、目标航行状态与海杂波区的关联以及实测数据的联合域展开研究,分析结果为雷达相干积累时间的选取制定了取值范围。研究表明海杂波区内远距离非机动目标潜在驻留时间超过雷达积累时间，且导致的回波多普勒变化量有限，但海杂波和目标在时空及极化域具有相对较大的差异，可作为海杂波区目标检测的重要依据。     

紧凑型地波超视距雷达海杂波区目标检测影响因素研究

针对紧凑型地波超视距雷达海杂波周边及区域内目标难以检测问题，通过相关影响因素的理论及实测数据统计分析，对系统信号积累时间选取、目标航行状态与海杂波区的关联以及实测数据的联合域展开研究,分析结果为雷达相干积累时间的选取制定了取值范围。研究表明海杂波区内远距离非机动目标潜在驻留时间超过雷达积累时间，且导致的回波多普勒变化量有限，但海杂波和目标在时空及极化域具有相对较大的差异，可作为海杂波区目标检测的重要依据。     

导引头地杂波功率积分区域的严格计算方法

为了解决导引头杂波功率精确计算的问题,提出了一种新的判断杂波功率积分区域的方法.该方法借助于等多普勒线和等距离圆的不同空间位置关系,遍历划分完备各种球坐标下距离门和速度门决定的积分区域形状,根据每一种情况分析其积分区域.该方法在由导引头速度门、距离门所确定的区域内实现精确的积分区域定位,并对每一种杂波积分区域进行相应的说明.仿真结果验证了该方法的实用性和可行性.