用于扩展目标检测的OFDM-MIMO雷达波形设计

为了检测扩展目标,该文提出一种已知统计特性的杂波和噪声背景下提高正交频率分集复用-多输入多输出(OFDM-MIMO)雷达检测性能的波形设计方法.利用扩展目标一维距离像的频率特性,基于匹配照射理论给出了雷达回波向量模型,在此基础上建立最大化检测信杂噪比的目标函数;通过交替迭代搜索获得优化发射波形和最优接收滤波器.仿真结果表明,经调制的OFDM-MIMO雷达发射波形具有稳健的抗杂波性能,可提高检测信杂噪比,改善OFDM-MIMO雷达检测性能.     

基于双互信息准则的雷达自适应波形设计方法

自适应波形优化技术是认知雷达的关键技术之一,通过优化发射波形能够提高雷达系统性能.针对目标检测问题,在杂波环境下,提出一种基于双互信息优化准则的自适应波形优化方法.该方法同时以接收信号与目标冲激响应之间的互信息最大和接收信号与杂波冲激响应之间的互信息最小为优化准则,在发射信号能量有限的约束条件下,建立优化模型,通过最大边缘分配算法求解最优波形.仿真结果表明,相对于固定波形,所提方法优化发射波形能够提高目标检测性能.     

干扰条件下基于互信息量准则的弹载雷达波形优化

弹载雷达发射波形设计在导弹制导系统中有着重要作用。为解决复杂电磁环境下,弹载雷达受到噪声、杂波和干扰影响导致目标探测性能降低的问题,基于互信息量（mutual information,MI）准则提出了一种新的同时存在噪声、杂波和电子干扰影响时的发射波形优化算法,通过拉格朗日乘子法得到最大化目标响应与雷达回波间互信息量的最优波形表达式,并利用一阶泰勒级数近似简化该表达式。仿真实验对比了不同杂波和压制干扰、不同发射能量约束下优化前后所获互信息量;结果表明,当平均功率限制为100 W时,相比于原始波形,采用优化信号情况下所获互信息量翻倍。优化发射波形能够通过优化信号的频域能量分布,主动避开干扰和杂波影响大的频率,使接收回波包含更多目标信息。     

基于高分辨距离像的UWB雷达信号设计

根据目标冲激响应设计相应的雷达信号,可使回波能量最大化,从而提高检测性能.本文针对目标检测的超宽带雷达信号设计发射-接收联合优化的问题,提出基于相位编码的超宽带雷达波形优化方法.该方法充分发挥了雷达发射机的发射能力,即对于固定的发射机来说,以发射更大的能量来得到更大的输出信干噪比.首先针对目标高分辨率距离像的多相编码超宽带雷达信号设计,建立了信号设计优化计算的目标函数,提出了一种恒模共轭梯度(CM-CG)算法实现优化计算.最后仿真结果表明,该方法设计得到的多相编码雷达信号性能很好地逼近最优发射波形,该方法具有收敛速度快、运算量小的特点. 号,可使回波能量最大化,从而提高检测性能.本文针对目标检测的超宽带雷达信号设计发射一接收联合优化的问题,提出基于相位编码的超宽带雷达波形优化方法.该方法充分发挥了雷达发射机的发射能力,即对于固定的发射机来说,以发射更大的能量来得到更大的输出信干噪比.首先针对目标高分辨率距离像的多相编码超宽带雷达信号设计,建立了信号设计优化计算的目标函数,提出了一种恒模共轭梯度(CM-CG)算法实现优化计算.最后仿真结果表明,该方法设计得到的多相编码雷达信号性能很好地逼近最优发射波形,该方法具 收敛速度快、运算     

基于相位调制与OTRD的雷达波形设计

基于噪声与杂波背景下,雷达对微弱目标探测的波形优化问题,以最大化目标回波信干噪比(SINR)为准则,结合相位调制与最优发射接收波形优化方法(OTRD)的各自技术优势,在相位调制信号的基础上进行最优调幅,提出了一种基于相位调制与OTRD的综合雷达波形设计方法。通过仿真,得到了相较于前2种算法更大的SINR,特别在较强的杂波环境下,对低可探测目标的探测中,效果尤为明显,雷达的探测性能得到了显著提升。     

基于相位调制与OTRD的雷达波形设计

基于噪声与杂波背景下,雷达对微弱目标探测的波形优化问题,以最大化目标回波信干噪比(SINR)为准则,结合相位调制与最优发射接收波形优化方法(OTRD)的各自技术优势,在相位调制信号的基础上进行最优调幅,提出了一种基于相位调制与OTRD的综合雷达波形设计方法。通过仿真,得到了相较于前2种算法更大的SINR,特别在较强的杂波环境下,对低可探测目标的探测中,效果尤为明显,雷达的探测性能得到了显著提升。     

机载MIMO雷达修正GMB降维方法

针对MIMO雷达空时自适应处理运算量和杂波抑制性能难以兼顾的问题,建立了MIMO雷达杂波数学模型,提出了机载MIMO雷达的修正广义相邻多波束降维方法。该方法基于局域化处理的思想,通过选取特定的发射波束、接收波束和多普勒通道,利用空域两维波束形成和时域多普勒滤波方法进行空时自适应处理。对该方法在不同误差条件下杂波抑制性能进行了仿真实验,结果表明:提出的修正广义相邻多波束方法能够大幅降低运算量和样本需求数,有效抑制杂波,提高慢速目标的检测能力。     

基于混合罚函数法的认知雷达波形设计

针对认知雷达发射波形的信杂噪比(SINR: Signal to Interference plus Noise Ratio) 往往需要大于一定阈值的问题, 在传统波形设计准则的基础上建立一种新的认知雷达波形发射系统模型。此模型以目标与回波间的互信息为目标函数, 以信杂噪比和能量作为约束条件, 通过混合罚函数法对模型求解, 最终获得认知雷达的最优波形。仿真实验证明, 该波形可以将波束能量分配给杂波响应较弱、目标响应较强的频段, 满足认知雷达对发射波形的要求, 从而解决了发射波形的SINR 阈值问题, 并最大化目标与回波间的互信息, 具有较强的应用性。     

基于深层神经网络的雷达波形设计

针对雷达波形多准则优化目标函数难以建立的问题,降低目标响应的不确定性,提高雷达检测性能,提出了一种基于深层神经网络的雷达波形设计方法。首先,根据雷达回波数据形式进行深层神经网络(DNNs)结构设计;然后,将基于信噪比(SNR)和互信息(MI)准则产生的信号随机混合并与其所对应的环境信息组成训练集,对DNNs训练;最后将另一部分基于互信息准则产生的信号与其对应的环境信息作为测试集,利用DNNs生成信号并进行测试。实验结果表明,使用该方法产生的信号作为雷达发射波形与仅基于MI准则产生的信号作为雷达发射波形相比,雷达回波与目标的互信息量最大提高了21.37nat,雷达接收信号的信干噪比最大提高了1.35dB。与线性调频信号相比,相应的互信息量最大提高了950.76nat,相应的信干噪比最大提高了18.23dB。     

基于优化多相编码和天线设计的MIMO STAP方法研究

多收多发雷达发射正交波形以获得良好的波形分集增益和更高的自由度。为了提高信号的自相关和互相关性能,采用循环算法,得到了具有低自相关旁瓣峰值和互相关峰值的多相编码信号。仿真实验表明,与本文提到其他优化方法相比,循环算法运算量低、收敛速度快。结合优化波形和发疏收密天线阵列结构,实现多发多收雷达杂波抑制和动目标检测,解决了天线阵列稀疏导致的盲速等问题,实现了良好的空时自适应处理性能。     

复合高斯海杂波模型下最优相干检测进展

 不同于噪声背景下的目标检测,增加雷达发射功率对海杂波背景下的目标检测性能并不能带来重大的改善,因此海杂波的精细化建模和海杂波特性的充分利用成为改善目标检测性能的最重要途径。复合高斯模型是目前广泛使用的海杂波模型,为海杂波特性的精细描述提供了有力工具,而相应的最优检测理论和方法为目标检测性能改善提供了技术支持。本文综述复合高斯海杂波模型下最优及近最优相干检测理论和方法。首先,对K分布、广义Pareto分布及逆高斯纹理3种复合高斯模型进行了概述,并介绍了3种模型下已有的最优及近最优检测方法;然后,对目前复合高斯杂波加噪声混合模型下相干检测方法的进展和应用瓶颈进行了分析;最后,针对未来该方面研究的进一步完善,探讨了几种计算可实现近最优检测方法的研究思路。     

杂波下频率步进信号参数设计及处理算法研究

针对杂波环境下目标检测与成像问题,给出了频率步进信号参数设计的约束条件与优化准则,分析了帧间脉冲多普勒处理的测速性能,深入研究了在频域上进行杂波抑制、回波补偿及合成高分辨的处理方法. 基于实际的雷达系统参数进行了计算机仿真,结果表明该算法可有效提取杂波环境下的微弱运动目标信息,并合成了正确的一维高距离分辨像,且抗噪声性能好,运算量小,工程易实现.      

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.      

采用收发极化联合优化的极化雷达目标检测新算法

针对极化雷达在非高斯杂波背景下的未知目标检测问题,建立了一种收发极化可变的全极化雷达测量模型,提出了一种基于广义似然比检测的收发极化优化目标检测器,并得到了检测判决量的闭环形式。在性能分析环节,推导得到了该检测器检测性能的解析表达式,指出了它的恒虚警性质,明确了收发极化矢量与检测性能之间的对应关系。在性能验证环节,首先设计了非高斯杂波背景下的目标检测实验,结果表明,在相同的实验条件下,本文检测算法的抗杂波非高斯性能和检测性能优于现有典型目标先验信息未知的极化检测器,性能接近目标和杂波先验信息已知的最优极化检测器。接着对比了收发极化联合优化、发射极化优化和收发极化固定3种极化雷达的目标检测性能,结果表明,在相同的实验条件下,收发极化联合优化的极化雷达具有最优的目标检测性能。     

基于卡尔曼滤波器的背景抑制及小目标检测

提出了一种采用卡尔曼滤波器作为杂波背景预测器的小目标检测方法,相比较于传统的梯度下降算法,该方法充分利用了假设的杂波图像模型,并且算法中也没有影响检测性能的步长参数,因而具有更好的检测性能,实验表明,该方法能有效地抑制杂波,并同时增强小目标的信号。     

空天混合双基地雷达杂波建模

为了研究空天混合双基地雷达中的杂波特性和杂波抑制算法,提高对慢速目标的检测性能,该文分析了空天混合双基地雷达的几何关系,获得杂波等距离环的解析解并建立了杂波模型。同时基于该模型,对几种特定空间几何配置下的杂波等距离环和杂波角度Doppler线进行了仿真分析。结果表明混合模式的杂波特性对卫星平台速度和位置更加敏感,合理的双基地几何配置可以提高空时二维信号处理的性能,达到更好的最小可检测速度。     

基于多背景模型的海面运动目标检测

提出一种在反射光较强的条件下基于多背景模型的海面运动目标检测方法.使用基于统计模型的变化检测方法将被监控场景区分为海浪波动显著的背景区域和海浪波动不显著的背景区域;对这两种区域中的像素点分别以Weibull分布模型和Gauss分布模型建立背景模型;使用建立的背景模型检测海面的运动目标.实验结果表明,在海面反射光较强且波浪波动较大的情况下,用该方法可以比较准确地检测到海面的运动目标.     

基于稀疏恢复的直接数据域STAP算法

在机载/星载雷达系统中,空时自适应处理(STAP)可有效抑制杂波并实现动目标检测。基于统计的STAP算法通过平稳的训练样本来估计检测单元内的杂波协方差矩阵,并设计相应的滤波器以提高检测单元的输出信杂比。但训练样本的平稳性在实际快变的杂波环境中无法保证,因而此类算法在实际非均匀杂波环境中性能较差。该文通过挖掘检测单元数据在角度-Doppler域上的稀疏性,提出一种新的直接数据域STAP算法。该算法通过稀疏恢复来获得检测单元的高分辨空时谱估计,有效地避免杂波旁瓣对目标检测的影响,进而实现不经过杂波抑制而直接运动目标检测的目的。同时由于不使用训练样本,可很好地避免训练样本内的非均匀性,该算法在实际非均匀杂波场景中有更广泛的应用前景。