真实地形环境下低空雷达目标回波信号分析

针对低空雷达目标与杂波、环境难于一体化建模的问题,提出了一种分析真实地形环境中低空飞行目标的雷达回波信号的实景相干复合方法(CHIAL).以机载脉冲多普勒(PD)雷达为平台,首先将半空间并矢格林函数引入物理光学方法中,结合图形电磁学计算低空目标的雷达散射场强度,然后利用地形高程数据和地形地物分析数据,得到杂波单元的散射特性,通过相干杂波模型产生地杂波,最后将所有雷达回波送入各自的距离门,并加入噪声信号,模拟包含目标特性和杂波特性的有效回波信号.与传统复合建模方法相比,CHIAL方法的目标回波信号和杂波信号更加准确.对机载PD雷达探测低空目标的仿真实验表明,CHIAL方法在处理90m×90m地形高程数据时,杂波分布和信杂比与理论分析基本一致,有很强的系统工程实用价值.     

数控非相参自适应频率捷变雷达抑制海杂波性能的分析

数字控制的自适应频率捷变雷达可灵活准确地控制每一个相继脉冲的频率差都大于临界频率，使所有的脉冲都是独立的，海杂波完全去相关．实验测得海杂波被抑制了５．８ｄＢ；对海杂波背景中的小目标作用距离增加３．８倍，都接近理论值．分析表明，自适应频率捷变雷达能很好地满足在海杂波背景中，对小目标侦察警戒的战术技术要求．     

结合PSO的PF用于雷达海杂波反演大气波导

在利用粒子滤波(PF)进行雷达海杂波反演大气折射率廓线(refractivity from clutter, RFC)时,PF的重要性采样过程中采用的是次优的重要性函数。为了优化采样过程,尝试将粒子群优化算法(PSO)融入PF中(称为PSOPF方法),并将其用于RFC。PSOPF方法是在PF的每一个预测步骤后,把由预测步骤得到的所有粒子作为PSO的初始种群,并把粒子的重要性权重作为其对应的适应度函数值。为了检验PSOPF的可行性和有效性,对PF方法和PSOPF方法分别进行了大量的RFC理想数值试验,并对每次反演的精度进行了方差估计,对所有数值试验结果的方差进行了统计分析。结果显示,基于PSOPF的RFC质量和稳定性总体上明显好于基于PF方法的RFC。     

基于电磁散射模型的宽带雷达海杂波特性分析

宽带雷达在抗干扰、目标识别与跟踪等方面具有独特优势。基于粗糙面电磁散射模型对宽带雷达海杂波特性进行了分析。首先利用PM谱函数建立二维海洋粗糙面,引入锥形入射波来克服粗糙面的边缘衍射;然后利用物理光学电磁散射模型,并结合子带合成法,得到宽带条件下散射单元的杂波幅度;最后对宽带雷达杂波回波信号进行建模与仿真,得到海面环境杂波的频谱特性和一维距离像,进而分析了雷达工作带宽、入射擦地角和海面风速对海杂波特性的影响。仿真结果表明:雷达工作带宽增加,入射擦地角减小,海杂波回波幅值均有明显下降,而海面风速对海杂波幅值影响不太明显。     

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。     

改进的MUSIC算法用于雷达海上目标检测

海杂波的存在严重影响了雷达检测海上目标的性能,海杂波的建模与抑制方法是其研究的重要方面。首先介绍了高频雷达海杂波的产生机理,然后建立海杂波的信号模型。在信号模型的基础上,研究抑制海杂波以及提取目标信号的方法,主要研究对比了SVD和MUSIC方法。利用海杂波信号模型产生满足条件的模拟杂波以及目标信号,仿真出抑制海杂波以及提取目标信号的过程,仿真结果可以验证方法的有效性。     

海杂波背景下基于四元数电磁矢量阵列DOA估计

针对复杂多变的海杂波常伴随待测信号混入雷达系统而严重干扰目标信号的波达角度估计的问题, 提出一种新的基于电磁矢量阵列的四元数模型, 通过分数低阶统计量特性抑制海杂波噪声的二维波达角度估计方法。首先推导出电磁矢量阵列的四元数导向矢量, 然后利用分数低阶概念得到四元数分数低阶协方差矩阵,最后根据奇异值分解MUSIC(Multiple Signal Classification)算法得到谱估计公式。仿真实验结果表明, 与标量阵列和非四元数电磁矢量阵列MUSIC 算法相比较, 该方法可较好地抑制海杂波噪声, 且能提高估计精度。     

时-空相关的相参K分布海杂波的仿真

对海面目标进行ISAR成像时,会受到海杂波的影响。基于海杂波的复合散射理论,分析了海杂波的统计分布模型、时间相关性和空间相关性。采用球不变随机过程产生时间和空间相关的相参K分布海杂波。对时间相关和空间相关性的引入方法进行了分析。最后设定仿真环境产生具有时间和空间相关的相参K分布二维海杂波,结果表明了该方法的有效性。     

利用多输入多输出雷达低秩杂波的降维空时自适应算法

为了抑制机载多输入多输出(MIMO)雷达接收信号中的杂波和有源干扰,提出一种利用MIMO雷达低秩杂波进行降维的空时自适应处理算法(LRC-RD).首先根据系统参数离线构造杂波子空间矩阵,再结合有源干扰加噪声协方差矩阵以及目标空时导向矢量来构造降维矩阵,最后用降维后的数据计算自适应权值.LRC-RD算法可将全维数据维数降为杂波的秩加1,从而降低了计算复杂度和计算自适应权值所需的训练样本数,所以收敛速度快,并且其理论性能可以达到全维处理的理论性能.仿真实验表明,LRC-RD算法在没有误差、样本数为降维后的数据维数的2倍时,其信噪比损失在高速区比基于双迭代的算法和基于子阵划分的算法分别高出约5 dB和17 dB.     

基于空间分形特征差异的目标检测

为有效检测海杂波中的弱小目标,针对海杂波的分形特征随大时空变化的特点,提出使用短时间内空间分形特征差异来检测海面弱小目标的方法.该法充分利用短时间和局部海域上海杂波的分形维具有稳定性,目标区域和海杂波间存在较大空间Hurst参数差异的特点,克服传统分形维检测法使用固定门限检测效果不佳的缺陷.经理论分析和IPIX雷达实际数据检测,目标和海杂波的特征量均值差异约为3,优于原方法分形维的均值差异小于0.8的检测效果.     

基于球不变随机过程的相干相关K分布海杂波仿真

海杂波仿真对测试雷达在杂波环境下的检测性能是极其重要的.K分布可以很好地描述高分辨低入射余角雷达的杂波特性.使用球不变随机过程法模拟产生相干相关K分布的海杂波,该方法允许对杂波的协方差阵和分布函数分别独立进行控制,从而克服了传统零记忆非线性方法产生相干相关K分布杂波的困难.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法

机载雷达在对临近陆地的海面目标进行探测时会受到很强的陆地杂波干扰,海面附近的强陆地杂波会导致探测范围内虚警概率升高,严重影响雷达的对海探测性能. 针对该问题本文提出了一种基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法,所提算法通过载机惯导系统提供的载机姿态及天线指向等信息计算天线波束照射区域的经纬度,并将其与地图数据匹配实现海陆分割,进而剔除陆地虚警,输出海面目标. 基于X波段雷达探测实验数据的实验结果表明,本文所提算法能够快速准确判断目标的海陆位置,通过海陆目标的筛选与剔除,提高机载雷达在陆地杂波较强的情况下对海探测性能.      

基于线性与非线性模型的海杂波预测

为对海杂波进行准确预测,根据海杂波具有的非线性不确定性,应用线性和非线性预测理论建立预测模型.针对logistic混沌映射信号和IPIX实际海杂波数据背景下的弱目标,分别采取基于自回归(AR)的线性模型、基于径向基神经网络(RBF)和Volterra级数滤波器的非线性模型进行预测.实验结果表明:非线性预测模型更适合于混沌背景下,因其目标和杂波的预测误差相差较大,可采取非线性预测并设置门限的方法进行目标检测;对于IPIX雷达数据,其混沌特性较logistic弱,目标和杂波的预测结果相差不大,可采用似然比检测方法.     

组网高频地波雷达中电离层杂波分析及其抑制方法

组网高频地波雷达引入了多种收发模式,在增加探测信息量获取的同时使电离层杂波更加复杂。介绍了OSMAR071组网高频地波雷达系统,结合实测数据分析了组网条件下电离层杂波距离、多普勒分布特征,以及不同路径的电离层杂波及海洋回波的相关性。利用多路径杂波相关性远大于海洋回波的特性,提出了一种基于自适应滤波的杂波抑制方法,利用其他路径的电离层杂波估计杂波分量,从而实现杂波对消。雷达实测数据分析表明了上述分析的正确性以及杂波抑制方法的可行性和有效性。     

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.     

杂波谱中心和谱宽估计方法

在雷达动目标检测等处理中 ,为了有效抑制杂波 ,并防止目标白化 ,首先需要对杂波谱中心和谱宽进行有效的估计。基于短序列雷达杂波数据的快速付氏变换 (FFT)运算结果 ,提出了新的杂波功率谱中心和谱宽的估计方法 ,分别称之为“质心法”和“积分法”。将物理学中的“质心法”应用于杂波功率谱中心估计 ,取得了较常规方法好的多的估计效果。在杂波功率谱宽估计中 ,结合相应的功率谱谱形特征 ,利用能量积分的方法完成了功率谱谱宽的估计。和常规的方法相比较 ,有性能好、算法复杂性较小的优点     

机载MIMO雷达空时二维杂波建模及特性分析

为了揭示发射信号正交分集情况下机载MIMO雷达的杂波分布规律及特征，在分析了机载MIMO雷达几何特性的基础上,建立了机载MIMO雷达杂波的空时二维阵元模型,并推导了相应的矢量模型,分析了影响MIMO雷达杂波分布的关键因素。给出了距离模糊情况下杂波协方差矩阵估算方法,分析了机载MIMO雷达的杂波分布特性。仿真结果表明：机载MIMO雷达杂波具有良好的斜对角空时二维分布特性；MIMO雷达杂波谱中杂波基线附近杂波展宽幅度小,更利于慢速目标的检测；相比相控阵雷达，MIMO雷达具有更广的探测视角和更大的系统自由度,使其易于进行杂波抑制。     

基于径向基函数的海杂波时间序列预测方法

介绍基于混沌理论的海杂波分析方法,依据加拿大McMaster大学IPIX雷达实测海杂波数据,按照TAKENS的嵌入定理,设计了混沌预测器.预测器采用径向基函数神经网络重建海杂波的混沌动力系统,即建立海杂波的精确预测模型.实验表明,基于径向基函数的混沌时间序列预测器精度完全能够实现单步预测功能.学习误差为0.0232,预测误差为0.0277.     

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。