基于逆协方差矩阵估计的杂波抑制方法

分析了机载双基地雷达杂波分布的特点,并基于杂波逆协方差矩阵的特性提出了基于逆协方差矩阵估计的机载双基地雷达杂波抑制方法。首先利用常规方法估计得到邻近距离门的协方差矩阵;然后利用邻近距离门的逆协方差矩阵对待检测距离门的逆协方差矩阵进行估计;最后通过传统的空时自适应处理方法完成对杂波的有效抑制。仿真结果表明该方法可明显改善机载双基地雷达的杂波抑制性能。     

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。     

MIMO雷达最大似然波达方向估计方法

根据MIMO雷达的工作原理和回波模型,在传统最大似然算法的基础上,提出了MIMO雷达波达方向估计的最大似然方法。通过理论分析,给出了波达方向估计的一致性证明和估计方差的计算公式。理论分析表明,MIMO雷达的最大似然估计方差比传统的相控阵雷达要小,估计性能优于传统相控阵雷达。最后通过蒙特·卡罗实验对不同信噪比、快拍数和接收阵元数等情况下波达方向估计的方差进行了仿真,证实了理论分析的正确性。     

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。     

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。     

机载双基雷达STAP动目标检测的杂波特性分析

通过建立合适的双基坐标系,得出双基雷达的等距离和曲线方程是一族椭圆。在此基础上,研究了3种不同的双基几何配置时的方位-多普勒杂波轨迹特性和功率谱特性,并与单基情形进行对比,从而揭示了双基杂波的非静态特性。研究了杂波特性对STAP处理性能的影响,双基杂波的非静态特性使得STAP处理器的杂波频谱变宽,MDV变大,处理性能大大恶化,必须进行有效地补偿。     

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。     

天基双基地预警雷达地杂波频率特性研究

为了进行空时自适应地杂波抑制,分析研究了天基双基地预警雷达系统中的空间几何向量关系,建立了由相对运动产生的地杂波单程多普勒频率计算模型,通过具体配置分别调用得到了基于B-SBR和HB-SBR配置的地杂波多普勒频率特性。然后以星载平台为例,计算分析了地球自转运动对地杂波多普勒频率的影响,提出了以升交点升角分析偏航角、偏航量和偏航差的方法,并对频率特性进行了仿真,仿真结果表明,这一方法使地杂波多普勒频率受地球自转运动的影响得到全部趋势而非局部的反映。     

一种频域自适应最大似然时延估计算法

提出了一种基于平方相干函数的频域自适应最大似然时延估计算法。该算法构造了一种广义相位数据最大似然加权函数,并通过自适应估计输入信号的平方相干函数加以实现。算法的性能分析和仿真实验表明,该算法有更好的时延估计精度、收敛速度和跟踪性能,能够有效提高低信噪比环境下的低空目标被动声探测的时延估计性能。     

一种基于最大似然估计的宽带单脉冲测角改进方法

电大尺寸目标的宽带散射回波可看成多个强散射中心的共同作用结果,回波表现为高分辨距离像(high-resolution range profiles, HRRP)的特点。如何利用多个散射中心的回波能量,以提升单脉冲测角的性能是值得深入研究的问题。本文给出的宽带雷达单脉冲测角的最大似然估计(maximum likelihood estimate, MLE)算法,该方法能够积累扩散到多个距离单元的回波能量,从HRRP中获得信噪比(signal to noise ratio, SNR)增益。提出了一种基于回波本身来确定目标距离支集的方法,并在距离支集上实施MLE算法。仿真研究表明：本文所提方法相比于加权平均法和最强点法,能够有效利用距离方向多个散射点的回波能量。MLE算法的均方根误差(root mean square error, RMSE)性能逼近克拉美罗下界(Carmer Rao low bound, CRLB)。     

基于杂波脊先验信息的非均匀杂波抑制方法

机载雷达回波数据非均匀会在很大程度上削弱传统空时自适应处理算法的杂波抑制性能。为此,提出一种基于杂波脊先验信息的非均匀杂波抑制方法,利用机载雷达杂波信号在角度多普勒平面的谱分布信息构造导向矢量基,并在考虑阵元误差影响情况下,对待检测单元数据进行迭代的最小二乘拟合,最后对拟合后的剩余数据进行恒虚警检测处理。该方法充分利用了雷达系统参数及杂波谱分布等先验信息,并且不需要训练样本,可以较好地抑制非均匀杂波,从而改善机载雷达的检测性能。仿真实验验证了该方法的有效性。     

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.     

Fast method for spreading sequence estimation of DSSS signal based on maximum likelihood function

To estimate the spreading sequence of the direct sequence spread spectrum (DSSS) signal, a fast algorithm based on maximum likelihood function is proposed, and the theoretical derivation of the algorithm is provided. By simplifying the objective function of maximum likelihood estimation, the algorithm can realize sequence synchronization and sequence estimation via adaptive iteration and sliding window.since it avoids the correlation matrix computation, the algorithm significantly reduces the storage requirement and the computation complexity. Simulations show that it is a fast convergent algorithm, and can perform well in low signal to noise ratio (SNR).     

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。     

超高速平台载雷达杂波特性与抑制方法

针对高超声速平台杂波距离走动与多普勒走动导致的传统空时自适应处理方法杂波抑制性能严重下降的问题,首先建立了高超声速平台杂波空时二维模型,并通过分析杂波空时特性,得出与慢速平台相比,杂波走动造成杂波非均匀性增加和多普勒展宽更严重,非均匀性增加和多普勒展宽程度与脉冲积累时间、杂波块位置均有关。最后,提出利用keystone变换校正杂波距离走动,并通过补偿矩阵补偿杂波多普勒增量的杂波抑制方法。仿真结果表明,所提方法能够使杂波抑制凹口变窄,明显提高主瓣区的动目标检测性能。     

基于同伦稀疏STAP的低空风切变风速估计

在机载气象雷达前视阵下,由于杂波的距离依赖性导致独立同分布(independent identically distributed, IID)训练样本严重不足,传统的空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)算法性能下降,风场速度估计不准。针对此问题,提出一种基于同伦稀疏STAP的低空风切变风速估计方法,该方法仅需少量IID训练样本就能够达到较好的风场速度估计效果。首先,利用同伦稀疏恢复算法估计杂波协方差矩阵,从而重构出高分辨率的杂波空时二维谱。然后,通过求解STAP处理器的最优权矢量自适应滤除杂波。最后,实现对风场风速的准确估计。仿真结果证明所提方法的有效性。     

双基地高频雷达一阶海杂波多普勒频移展宽效应

通过分析杂波单元上双基地角的变化,定量分析了双基地高频地波雷达一阶海杂波多普勒频移展宽效应,给出了展宽效应在雷达探测区域上的空间分布,分析了展宽效应的影响因素。同时分析了极限双基地角时的谱展宽效应和零频附近的一阶海杂波能量分布。分析表明,双基地杂波单元上的一阶海杂波Bragg峰多普勒频移是一个连续谱,因而在基线和发射机附近会形成雷达盲区。