雷达高分辨距离像闪烁现象机理分析

高分辨距离像(HRRP)的姿态敏感性是影响雷达自动目标识别性能的主要因素.传统理论分析认为: 在不发生散射点越距离单元走动(MTRC)的姿态内, HRRP 具有一定的稳定性, 相似度很高. 然而, 对暗室实测数据的观察表明: 即使没有发生散射点MTRC,HRRP 的相似度有时并不是很高, 而且会出现异常HRRP. 本文从基于散射点模型的HRRP 形成入手, 分析这些异常HRRP 的产生原因——闪烁现象. 建立了闪烁现象的数学模型并以此为基础分析了闪烁时HRRP 的“伪双峰”特点. 同时, 推导了闪烁现象的发生条件及发生概率随雷达载频的变化规律, 最后用暗室实测数据验证了文中关于闪烁现象的理论分析的正确性.     

短基线前向散射雷达系统运动目标分辨率分析

针对短基线前向散射雷达系统特性,基于阴影逆合成孔径原理和模糊函数,分别推导了系统沿基线方向和垂直基线方向运动目标的分辨率,解析得到了系统分辨率计算公式;发现垂直基线方向分辨率正比于波长,并首次验证了前向散射雷达沿基线方向分辨目标的可能性;最后利用实测数据验证了沿基线方向和垂直基线方向分辨率分析的正确性.     

高分辨雷达距离-多普勒扩展目标广义自适应子空间检测器

本文提出了一种非高斯杂波中的距离-多普勒扩展目标广义自适应子空间检测器(RDST-GASD).采用了频率-慢时间子空间模型来描述宽带雷达回波信号序列.杂波的统计模型采用球不变随机向量描述,各距离单元内的杂波具有相同的归一化协方差矩阵和不同的功率(非均匀),并且假设可以得到只含有杂波的参考单元的数据以估计杂波的协方差矩阵.通过理论分析证明了RDST-GASD对杂波的功率和协方差矩阵都具有恒虚警的性质.对于宽带雷达,在相参处理时间内,目标回波通常存在越距离单元走动,RDST-GASD进行了距离对齐处理,从而实现了有效的相参积累,提高了检测性能.     

机载雷达Doppler分布式杂波模型及参数估计

针对机载雷达平台运动造成的杂波谱中心偏移和展宽, 提出一种Doppler分布式杂波(DDC)模型在时域描述杂波协方差矩阵. 并基于该参数化模型, 研究了最大似然、加权子空间匹配等超分辨率方法在杂波Doppler参数估计中的应用, 取得了明显优于传统方法的性能. 理论推导和实际数据处理结果也验证了模型的正确性及参数估计方法的有效性.     

复合高斯杂波中知识辅助检测器的先验信息感知方法

利用先验信息可以提高雷达目标的探测能力,若先验信息与当前探测环境不匹配,知识辅助检测器的性能会受到影响.本文针对Bayes框架下的复合高斯杂波中的知识辅助检测器,提出了杂波纹理分量先验分布参数的感知方法.首先阐述了知识辅助检测器先验信息感知的一般方法.然后针对基于杂波纹理分量先验信息的知识辅助检测器结构,建立了先验模型参数失配与知识辅助检测器检测性能之间的量化关系.进一步利用知识辅助检测器对当前杂波场景进行探测,获得检验统计量和虚警率测量值,从而构造纹理分量分布参数的约束关系.通过分析多个约束关系的交点,获得杂波纹理分量先验分布参数的感知值.计算机仿真分析了这种感知方法的可行性,并利用实测杂波数据对感知方法进行了验证.通过知识辅助检测器检测性能对比分析,采用感知方法获得的先验信息模型参数能够进一步提高检测器的性能.     

POLSAR图像杂波L分布建模及其参数估计

基于乘积模型的杂波统计建模是进行高分辨极化合成孔径雷达(POLSAR)图像非均匀区域杂波统计特性分析的有效方法,其核心在于纹理分量随机分布的类型选择.广义伽马分布(GΓD)是一种普适性很强的分布类型,Weibull分布、伽马分布、逆伽马分布等都是GΓD分布的特例,因此基于GΓD分布的图像乘性杂波建模既满足杂波建模的高精度要求,同时成为各种雷达杂波辨识的有效工具.本文首先推导了服从GΓD分布的随机变量的高阶矩特征及其对数累积量(MLC),利用纹理分量服从GΓD分布情形构建了乘积相干斑模型,得到了适用于POLSAR图像处理的L分布杂波多视处理的协方差矩阵的概率分布函数,同时推导了其高阶矩特征及其对数累积量,提出了基于对数累积量的L分布参数估计新方法.针对样本数较少的情况下对数累积量参数估计失效问题提出了基于混合矩(MME)的参数估计方法来解决.然后给出了不同分布的高阶矩和对数累积量,通过二三阶对数累积量关系图辨析了常用分布与L分布的内在关系,得到了L分布是目前乘积模型中适用范围较为广泛的统计分布的结论.最后用仿真数据验证了理论推导的正确性,并将基于对数累积量的参数估计方法与已有方法进行了比较,结果证明新参数估计方法具有更高的估计精度和运算效率;另外,还用实测数据进行了统计模型检验,其结果验证了理论推导的正确性.极化SAR中多视图像L分布杂波的统计建模及其参数估计方法为极化SAR目标检测和识别等领域的新技术研究提供了新手段.     

虚拟极化增强雷达目标信号接收的原理和实现

利用双正交偶极子接收雷达回波信号,在天线的正交双通道中进行虚拟极化处理来增强信号、抑制杂波是改善目标信噪比的有效方法.文中介绍了虚拟接收变极化的原理,并运用虚拟极化实现了目标极化增强和杂波抑制,通过matlab仿真得到了直观的信噪比增强效果.     

一种参数化的机载雷达最优处理新方法

雷达目标检测中, 最优处理器能够自适应地调整权值以跟踪环境的变化, 而最优权值的计算则需要依赖大量独立同分布(i.i.d.)的干扰样本. 因此在机载雷达非均匀的杂波背景中, i.i.d.样本数不足常导致最优处理性能的恶化. 文中在考虑杂波内部波动的基础上, 形成了一种修正的多普勒分布式杂波(DDC)模型, 并以此提出了一种参数化的最优处理新方法. 区别于现有方法, 新方法将最优权值计算转换为对DDC模型的参数估计, 即估计角频率中心和扩展. 并采用一种低复杂度的非线性能量算子实现上述参数的估计. 通过理论分析和仿真实验表明新方法对i.i.d.样本数的要求显著下降, 并具有运算量小、易于实现的优点.     

海杂波频谱的多重分形特性分析

本文主要研究海杂波频谱的多重分形特性并分析其影响因素．首先介绍了将多重分形理论引入到海杂波频谱分析中的理论基础，然后，采用X波段与S波段相参雷达实测数据验证海杂波频谱的多重分形特性，并采用多重分形去趋势起伏分析（MF-DFA）法对海杂波频谱进行多重分形特性分析、分析结果表明海杂波频谱是一种受长程相关性和概率分布共同影响的多重分形序列，并且频域多重分形参数广义Hurst指数对海杂波单元与目标单元具有一定的区分能力．此外．通过分析广义Hurst指数的影响因素还发现FFT时所采用的时间序列长度对广义Hurst指数影响相对较大，而FFT点数对其影响相对较小．     

微波成像谱变形旁瓣抑制方法

由于微波成像系统获取的二维空间频谱通常是有限支撑区分布的,成像时存在高旁瓣问题,需要进行旁瓣抑制以得到高质量图像.以探寻微波成像中的旁瓣抑制新方法为目的,论文首先介绍了Fourier成像技术的基本原理,而后推导了谱域矩形支撑区下的点扩展函数.探讨了频谱支撑区变形与图像旁瓣走向变化的关系,基于谱变形产生旁瓣走向差异信息以实现主旁瓣相互分离的思想,提出了一种不展宽主瓣同时又可以有效抑制旁瓣的全新方法,并对其性能进行了详尽分析.最后通过典型微波成像系统(合成孔径雷达、逆合成孔径雷达及实孔径雷达)的仿真与实测数据处理完成了文中所提方法的基本效能评估.     

群归—复子波包处理

推广Lawton的方法构造FIR的复数子波包变换滤波器组及相应的子波包函数,并按照不同的时间 频率特性选择适用的基函数.针对传统子波和子波包分解系数难以准确反映该时频单元信号分量强度的缺点,给出改进的自适应子波包变换技术——群归一子波包变换,并利用时频掩模滤波技术,完成强背景下目标信息的获取与分离,明显改善信杂比.由于该类复子波包变换滤波器是线性相位的酉正交滤波器,分解系数去相关能力更好,处理效果更强.推广的l~p-范数熵定义增加了群归一子波包变换在低信杂比情况下的处理能力.类似的结果可应用于强散射点分离、图象增强、杂波抑制、最优检测以及雷达成象等信号处理领域.     

非高斯杂波背景中距离扩展目标的自适应积累检测器

针对SIRV建模的非高斯杂波背景中距离扩展目标检测问题,首先,假设杂波协方差矩阵结构已知,利用点目标检测器NMF对每个距离单元多个脉冲回波进行相干积累,再对目标所占距离单元能量进行非相干积累,提出了距离扩展目标的积累检测器NMFI,并推导了NMFI虚警概率与检测门限的关系表达式.其次,利用不含目标的辅助单元数据提出了修正的协方差矩阵迭代估计器MRE,再将估计矩阵代替NMFI中的真实协方差矩阵得到自适应检测器MRE-ANMFI,并证明了MRE-ANMFI对杂波纹理分量和协方差矩阵结构的CFAR特性.最后,利用仿真实验验证了本文方法的有效性.     

组合分形Brown运动模型

针对利用分形Ｂｒｏｗｎ运动（ＦＢＭ）模型来估计雷达杂波数据时出现的无标度区间很难确定的问题,提出了组合Ｂｒｏｗｎ运动模型这一概念来解决这一问题,由于地（海）表面随空间的变化种类繁多,雷达杂波中蕴涵了多种分维结构,且这多种结构共同存在于所有尺度上。以两个分形Ｂｒｏｗｎ运动的组合为例,通过理论推导,建立了分形Ｂｒｏｗｎ运动组合模型及其分形参数的估计方法,仿真实验以及实际数据计算,验证了该方法的正确性。     

非高斯杂波下两种自适应距离扩展目标检测器及性能分析

研究了球不变随机向量杂波下距离扩展目标的自适应检测问题.针对NSDD-GLRT和SDD-GLRT检测器的非自适应问题,利用基于辅助数据的采样协方差矩阵代替真实归一化协方差矩阵,获得了自适应的ANSDD-GLRT和ASDD-GLRT检测器.推导了检测概率和虚警概率公式,分析了信号方向向量失配对检测性能的影响,并进行了检测器的恒虚警率特性分析.仿真实验表明,两种自适应检测器相对于相应的非自适应检测器的检测损失较小,且对方向失配信号具有更好的抑制能力.另外,ANSDD-GLRT的收敛速度要快于ASDD-GLRT,而后者对方向失配的目标信号有更好的抑制能力;两种自适应检测器在目标能量均匀分布时具有最佳检测性能,且检测性能随着目标幅度起伏的加剧而有所降低;不同距离单元间散射点的相关性在高检测概率区会引起检测损失,而在低检测概率区会带来检测增益     

高分辨雷达扩展目标检测算法研究

针对高分辨雷达扩展目标检测问题,本文建立了高分辨雷达回波模型,推导了在目标信息完全已知的理想条件下的最优检测器形式,给出了检测算法的性能上界.讨论了广义似然比检验在目标信息不同程度缺失情况下的检测器形式,给出了可实现检测器的检测性能上界.基于广义似然比检验,提出了一种基于散射点个数估计的双门限检测器.仿真表明该方法检测性能优于现有检测方法.     

窄带雷达自旋目标成像

在详细分析自旋目标窄带雷达回波特性的基础上,提出基于复数后向投影算法的自旋目标成像算法,由于该算法利用旋转散射点的相位进行匹配搜索成像,因此具有较高的分辨率以及成像效率.同时,本文分析了该算法的分辨率及其对雷达脉冲重复频率(PRF)的要求.若目标转速较高而系统PRF无法满足,则根据压缩感知理论以及自旋目标ISAR数据的稀疏性特点,建立了方位欠采样条件下的成像模型,并提出基于正交匹配追踪的自旋目标成像算法.不同条件下的仿真结果验证了算法的有效性.     

多视观测下雷达转台目标成像的关键参数估计

转台目标模型是逆合成孔径雷达等高分辨率雷达成像系统的基本模型,联合利用多视角观测数据可有效提高转台目标的成像分辨率.针对目标转速、多观测视角差等先验条件未知的转台目标观测情形,文中提出一种基于距离多普勒图像域散射中心位置提取的目标转速、等效旋转中心及各次观测视角差的顺序估计方法.进而,结合卷积逆投影(CBP)算法,形成雷达转台目标高分辨率融合成像的完整方案,取得了优于单视角观测的成像分辨率.同时,分析了参数估计方法的性能及影响性能的若干因素,并通过Monte Carlo仿真验证了性能分析结果.最后,数值实验结果进一步验证了所提供参数估计方法的有效性.     

基于SIAR体制的单基地MIMO雷达方向综合及测角性能分析

针对同时辐射多载频的正交信号、收发天线稀布且不共用的单基地MIMO雷达，以及在低仰角目标回波存在多径现象的情况下，提出一种基于SIAR体制的单基地MIMO雷达的方向综合方法，即综合利用MIMO的发射天线和接收天线孔径，在方位和俯仰两维数字波束形成（DBF）；并结合多载频工作的MIMO雷达，研究了基于多径相干信号分离的面阵广义MUSIC算法．该方法将发射天线、接收天线的相位延迟同时补偿，在接收端对发射波束进行两维方向综合，提高了雷达的角分辨力和测角精度；并通过降维处理减少了运算量．最后给出了多径情况下，单基地MIMO雷达方位、俯仰二维角度估计的克拉美·罗界（CRB）．计算机仿真证实了该方法的有效性．     

北京气象塔湍流风速谱的统计模型

分别采用希黄变换和傅立叶变换计算北京气象塔实测湍流的风速谱,提出了一种同时符合惯性子区和大涡范围内能谱特性的风速谱模型,采用最小二乘法确定了风速谱模型中的参数,比较了傅里叶变换风速谱和希黄变换风速谱的异同.研究结果表明,希黄变换风速谱在含能区范围内的谱值略大于傅里叶变换风速谱,在惯性子区和耗散子区的谱值非常接近傅立叶变换的风速谱;采用希黄变换统计分析风速谱能够更细致、准确地反映风速谱低频区的谱值;拟合得到的风速谱模型为北京城区近地面风场的风洞再现及数值模拟提供了参照依据.     

基于身份密码系统下Canetti-Krawczyk模型的安全扩展

Canetti-Krawczyk(CK)模型是分析密钥交换协议的一种形式化方法, 如果一个密钥交换协议用该模型证明是安全的, 则CK模型能够确保该协议具备许多安全属性. 但是我们发现在基于身份的密码系统下该模型不具有确保密钥生成中心(KGC)前向保密性的能力, 而对基于身份的密钥协商协议来说KGC前向保密性是一个重要的安全属性. 通过分析研究发现引起该缺陷的主要原因是CK模型没有充分考虑在基于身份的密码系统下攻击者的能力, 所以在该系统下通过对CK模型增添一个新的攻击能力: 攻陷KGC, 来对该模型进行了相应的扩展, 通过扩展该模型具有确保KGC前向保密性的能力.