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。     

机体散射对共形天线阵方向性的影响

机体散射对机载短偶极子天线方向性影响的研究已见论述,然而,有关实际的机载共形天线以及共形天线阵的分析还没见报导。我们对机载共形微带天线进行了分析,进而分析了机载共形微带线阵和面阵,考察了机身形状及机体散射对其方向性的影响,得出结论如下: 1.阵中天线采用单元相位补偿可以使机身曲率的变化对天线阵方向性影响不大; 2.机体散射在某些扫描角下对天线阵方向图副瓣影响较大; 3.在水平面方向图中,机体散射对面天线的影响比线天线要小。 在研究中我们发现,参考文[1]中提出的飞机模型具有局限性。本文给出了另外一种模型,适合天线位于飞机侧面时的机体散射分析,这样就可以根据天线在机身上的位置来决定采用两种飞机模型中的哪一形式。分析证明这一模型对机载共形相控阵天线的设计具有重要应用价值。     

一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法

为了解决传统空时自适应处理方法由于独立同分布训练样本不足无法有效抑制机载面阵雷达非均匀杂波的问题,提出了一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法。该方法首先通过雷达系统和载机平台运动参数先验知识构造杂波表示基矩阵,然后基于协方差矩阵匹配估计准则分别估计待检测单元的杂波空域和时域功率谱,接着按照线性约束最小方差准则计算待检测单元的空域和时域部分权向量,最后再结合杂波参数化模型和得到的空域和时域部分权向量计算空时滤波权向量用于处理待检测单元回波数据。该方法不需要训练样本,不需人为设置超参数,具有全局收敛性,即使存在距离模糊也可以有效地抑制机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真实验说明了本文方法的有效性。     

一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法

为了解决传统空时自适应处理方法由于独立同分布训练样本不足无法有效抑制机载面阵雷达非均匀杂波的问题,提出了一种迭代可分离的机载面阵雷达杂波抑制方法。该方法首先通过雷达系统和载机平台运动参数先验知识构造杂波表示基矩阵,然后基于协方差矩阵匹配估计准则分别估计待检测单元的杂波空域和时域功率谱,接着按照线性约束最小方差准则计算待检测单元的空域和时域部分权向量,最后再结合杂波参数化模型和得到的空域和时域部分权向量计算空时滤波权向量用于处理待检测单元回波数据。该方法不需要训练样本,不需人为设置超参数,具有全局收敛性,即使存在距离模糊也可以有效地抑制机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真实验说明了本文方法的有效性。     

波形正交性退化下机载MIMO雷达杂波模型与自由度分析

针对发射波形正交性退化影响机载多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）雷达的杂波特性,基于信号空间和子阵空间的变换原理,建立了波形正交性退化下的机载MIMO雷达杂波通用模型和标准模型。基于带限信号的最优逼近特性,分析了波形正交性退化下的空时等效阵列孔径变化规律,提出了杂波自由度（degree of freedom, DOF）的估计准则。最后,仿真验证了杂波模型及杂波自由度估计准则的有效性。     

用C6201实现机载相控阵雷达的目标模拟

论述了一种新的机载相控阵雷达视频信号模拟器中目标信号的模拟方法和基于TMS320C6201的硬件实现.该模拟器采用软硬件相结合的方法,由计算机根据雷达工作参数预先设定并计算目标、杂波数据,然后将数据加载到硬件电路中,硬件电路实时合成视频雷达回波信号并输出.     

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。     

基于运动载机模型的相控阵雷达动态杂波抑制仿真研究

基于运动载机背景下的动力学特性研究,建立了相控阵机载预警(PAAEW)雷达在实际振动形变等非均匀条件下的动态杂波特征模型,提出了坐标变换算法的建模方案。构造了能够模拟载机实际飞行状态的杂波抑制特性可视化仿真子系统,实现了动态过程的仿真交互、管理控制与评估校验。为机载预警系统的总体仿真实现提供了良好的支撑环境。     

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。     

正交模式分布式小卫星雷达杂波抑制性能研究

为了分析和比较正交模式和传统相控阵模式下分布式小卫星雷达的杂波抑制能力,建立了各卫星平台发射正交波形的信号模型,考察了码分正交、频分正交和相控阵模式下分布式小卫星雷达的杂波抑制性能,并给出了其性能限。研究表明,频分正交模式可有效增加系统自由度,减少稀疏采样区,故其杂波抑制性能明显优于码分正交和传统相控阵模式。计算机仿真验证了分析的正确性。     

空载双基地雷达地杂波模拟

从空时二维角度出发 ,根据接收方向和多普勒单元划分双基地距离单元 ,进而精确地仿真空载双基地雷达的地杂波 ,并通过杂波仿真验证了双基地雷达的各种多普勒现象。最后给出了空时二维自适应信号处理(Space -TimeAdaptiveSignalProcessing ,STAP)在空载双基地雷达中的应用研究。同时讨论了不同多普勒情况下STAP的应用特点。     

误差对机载预警(AEW)雷达MTD性能的限制

由众多单元组成的固态有源相控阵AEW雷达系统,由于其不可避免的多种误差的存在,严重地影响了非自适应处理的雷达MTD性能。本文对此进行了详细分析,并导出了在系统存在阵元幅相随机误差、通道幅相随机误差时,计算雷达MTD统计性能的理论表达式,利用该式可以避开使用费时的蒙特卡罗技术而直接计算雷达的平均检测性能。通过分析与计算还表明:在强杂波环境中,AEW雷达常规MTD性能直接受到了误差的限制。     

Space-time clutter model for airborne bistatic radar with non-Gaussian statistics

To validate the potential space-time adaptive processing (STAP) algorithms for airborne bistatic radar clutter suppression under nonstationary and non-Gaussian clutter environments, a statistically non-Gaussian, space-time clutter model in varying bistatic geometrical scenarios is presented. The inclusive effects of the model contain the range dependency of bistatic clutter spectrum and clutter power variation in range-angle cells. To capture them, a new approach to coordinate system conversion is initiated into formulating bistatic geometrical model, and the bistatic non-Gaussian amplitude clutter representation method based on a compound model is introduced. The veracity of the geometrical model is validated by using the bistatie configuration parameters of multi-channel airborne radar measurement (MCARM) experiment. And simulation results manifest that the proposed model can accurately shape the space-time clutter spectrum tied up with specific airborne bistatic radar scenario and can characterize the heterogeneity of clutter amplitude distribution in practical clutter environments.     

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.     

可交互式相控阵雷达DOA估计仿真系统设计

针对相控阵雷达波达方向(directionofarrival,DOA)估计的仿真、验证和评估等问题,论述了相控阵雷达DOA估计的建模与评估,设计了一个采用交互式操作的实时仿真系统。该仿真系统能进行可交互目标环境、相控阵列和目标探测效能评估模型的建模与仿真,模拟出对实时飞行的目标进行探测时,信号发射、空间传播、回波信号采集以及信号处理等过程,并能对DOA估计结果进行评估,仿真结果验证了该仿真系统的实用性和有效性。该仿真系统的设计为现代战争环境下相控阵雷达的系统设计、目标探测效能评估、装备性能展示、测试与验证奠定了基础。     

基于重构协方差矩阵空时二维杂波抑制方法

针对杂波环境严重非均匀导致协方差矩阵估计失真、空时自适应处理性能下降的问题,提出了一种杂波协方差矩阵重构方法,并利用重构的杂波协方差矩阵实现杂波抑制。该方法充分利用了载机速度给定时杂波分布轨迹已知这一先验知识,考虑了天线方向图的调制,通过改变空时相关函数调节杂波带宽,可以实现任意杂波协方差矩阵重构。计算机仿真分析和实测数据处理结果表明,所提出的方法在非均匀杂波环境中,与小自由度的降维自适应算法相比具有更好的动目标检测性能。     

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。