最佳线性无偏最大选择CFAR检测算法

为了增强恒虚警检测器对杂波边缘的保护能力,基于提出的最佳线性无偏(BLU)恒虚警检测算法,提出了最佳线性无偏选大恒虚警检测器(BLUGO-CFAR)。它的前、后沿滑窗均采用BLU算法来产生局部估计,将其中的最大值作为检测器对杂波功率水平的估计,去设置自适应检测门限。在SwerlingⅡ型目标及瑞利杂波假设下,推导出了它的P_(fa)、P_d、ADT及杂波边缘虚警尖锋的数学解析表达式。分析结果表明,它在均匀背景及多目标环境中的性能均比GOSGO或OSGO获得了改善,它对杂波边缘的虚警控制能力与控制能力强的GOSGO类似。在特殊情况下,BLUGO退化为MX-CMLD。     

辅助数据缺失环境下结构化自适应目标检测器

杂波背景非均匀导致经典自适应检测方法性能下降,为改善辅助数据缺失环境下的目标检测性能,研究了雷达目标结构化自适应检测方法。利用杂波协方差矩阵斜对称特征,设计了结构化广义似然比检验自适应检测器,提高了杂波谱结构化信息和待检测单元杂波信息的利用率;进一步推导了检测器的实数域表达式。仿真分析表明,所提检测器具有恒虚警率特性,其检测性能对不同杂波相关性具有很好的鲁棒性。在辅助数据缺失环境下,所提检测器性能优于现有典型非结构化和结构化检测器,且这种优势随着辅助数据缺失程度的增大而加大。     

大入射余角CFAR检测器

雷达在大入射余角高分辨率海杂波背景下检测时,等效后向散射面积增大,大部分海杂波能量投射到少数距离单元,能量分布不均,出现功率突然增大的杂波“异常单元”,导致检测器参考窗口所处的背景环境复杂多变,传统检测器检测概率降低,虚警率及误检率增加。为解决此问题,通过参考滑窗单元的协方差矩阵构造正定矩阵,求解其矩阵范数用以估计杂波功率水平,并采用支持向量机改进传统恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测器,得到基于正定矩阵杂波功率估计训练支持向量机的改进CFAR检测器。实验结果表明,新检测器在均匀杂波、多目标环境下检测性能稳定,在杂波边缘的虚警控制能力良好。     

非平稳海杂波背景下子带分段ANMF检测器

针对非平稳海杂波背景下的雷达目标检测问题,传统自适应相干检测器由于强杂波干扰以及相干累积时长的限制而性能表现不佳。为克服这一限制,提出了子带分段自适应归一化匹配滤波检测器(subband segmented adaptive normalized matched filter,SS-ANMF),其由一个线性相位离散傅里叶变换调制滤波器组和每个子带上的分段自适应归一化匹配滤波器(adaptive normalized matched filter,ANMF)检测器构成。在频域上, SS-ANMF检测器通过子带分解技术,不仅抑制了带内外杂波,而且提升了杂波的短期平稳性;在相干累积时段内,通过对分段ANMF在所有子带上的最大响应进行累积求和,实现了有限参考样本下的长时累积。采用实测海杂波数据的实验表明,SS ANMF检测器明显优于对比算法。     

Adaptive detector design of MIMO radar with unknown covariance matrix

The problem of detecting signal with multiple input multiple output (MIMO) radar in correlated Gaussian clutter dominated scenario with unknown covariance matrix is dealt with. The general MIMO model, with widely separated sub-arrays and co-located antennas at each sub-array, is adopted. Firstly, the generalized likelihood ratio test (GLRT) with known covariance matrix is obtained, and then the Rao and Wald detectors are devised, which have proved that the Rao and Wald test coincide with GLRT detector.To make the detectors fully adaptive, the secondary data with signal-free will be collected to estimate the covariance. The performance of the proposed detector is analyzed, however, it is just ancillary. A thorough performance assessment by several numerical examples is also given, which has considered the sense with co-located antennas configure of transmitters and receivers array.The results show that the performance the proposed adaptive detector is better than LJ-GLRT, and the loss can be acceptable in comparison to their non-adaptive counterparts.     

准最佳加权有序统计恒虚警检测器

为了提高恒虚警检测器在均匀背景中的检测性能及增强对干扰的鲁棒性,本文提出了一种准最佳加权有序统计恒虚警检测器,并应用了文献[3]提出的自动筛选技术。在Swerling Ⅰ型目标及瑞利杂皮假设下,本文推导出了它的P_(fa)、P_d及ADT的数学解析表达式。分析结果表明,它在均匀背景和杂波边缘背景中的性能均比TM获得了改善,同时对多目标也呈现了较好的鲁棒性。在特殊情况下,QBW退化为CMLD。     

低频UWBSAR图像中的目标检测

低频ＵＷＢＳＡＲ不同于窄带高频ＳＡＲ信号。本文针对ＶＨＦ／ＵＨＦＵＷＢＳＡＲ目标与杂波特点，建立了信号模型；在综合现有的几种检测方法基础上，提出了一种新的检测方案，即结合的变化检测和双参数ＣＦＡＲ检测。实验仿真结果表明：这种方案检测过程简单，杂波抑制性能好。     

基于修正熵的距离扩展目标检测器

针对采用球不变随机向量(spherically invariant random vector, SIRV)建模的非高斯杂波背景下，目标散射点个数估计失配时，修正的依赖于散射点密度的检测器（modified scatter density dependent, MSDD)检测距离扩展目标存在一定的信噪比损失问题，提出了一种基于修正熵的MSDD检测器（modified entropy-MSDD, ME-MSDD）。ME-MSDD先采用修正熵对目标强散射点个数进行估计，然后对目标强散射点进行积累形成检测统计量。最后，针对不同的目标模型及实测目标一维距离像对检测器性能进行评估，结果表明，与不依赖于散射点密度的检测器（non-scatter density dependent, NSDD)、基于动态阈值的检测器（dynamic threshold, DT)和MSDD相比，ME-MSDD能根据实际观测值自适应地估计目标散射点个数，具有更好的检测性能和鲁棒性。     

复合高斯杂波中子空间信号检测

针对复合高斯杂波中的子空间信号检测,研究了广义似然比检测器和恒虚警检测器。针对检测统计量分布特性非常复杂、难以获得检测概率解析式的问题,通过对检测统计量的分布特性做合理近似,推导了检测概率的近似解析式,为检测性能的分析和评估提供了便利。然后以悬停直升机的检测为例,验证了近似解析式的准确性,并分析了检测概率与信号参数的关系。     

一种新的最小选择恒虚警检测器

本文基于有序统计(OS)和剔除平均(TM)提出了一种新的恒虚警检测器(OSTMSO),它采用OS和TM来生产局部估计,再采用最小选择逻辑来实现对杂波功率水平的估计,并应用了文献[4]提出的自动筛选技术.在SwerlingⅡ型目标假设下,推导出了它的P_(?)P_d和度量ADT的解析表达式,并与其它方案进行了比较.分析结果表明,OSTMSO在均匀背景及多目标环境中的性能都比GOSSO获得了改善,同时,它的样本排序时间还不到OS的一半.     

未知强杂波下基于DP-TBD的雷达弱目标检测

实测回波的弱目标检测往往面临复杂杂波环境,如信杂比过低、难以获取信杂比与杂波分布等先验信息,此时基于杂波建模的弱目标检测前跟踪(track-before-detect,TBD)方法会遇到困难。针对上述问题,本文提出一种新的用于未知强杂波实测数据的弱目标检测算法。依据未知分布、边缘环境等特点通过改进的最大值恒虚警进行杂波预处理,通过压缩多普勒-距离二维数据避免多帧积累使杂波在同一分辨单元产生强度叠加,最后在时间-距离空间改进基于动态规划的TBD算法解决多帧联合后杂波在不同距离单元的范围扩展,消除虚警。实验结果表明,本文算法相比常规方法具有更高的检测概率及更低的估计误差。     

基于投影余角的多普勒雷达几何检测器

针对多普勒雷达信号检测问题,基于几何代数工具重新审视离散傅里叶变换,提出了一种以投影余角为检验统计量的多普勒雷达几何检测器。该检测器相对传统功率/包络检测器具有良好的动态压缩性质与恒虚警特性。通过与现有功率/包络恒虚警检测器的对比试验,表明了几何检测器对背景起伏与强多音信号干扰的优良适应能力,为雷达检测器设计提供了一种新的视角和工具。     

二重频高频雷达折叠杂波抑制算法

高频雷达系统中,远距离扩展杂波经距离折叠后,将淹没检测区域中的目标,为保证目标的检测质量,需对折叠杂波进行抑制。在发射二重波形重复频率信号下,提出了通过逻辑映射抑制杂波的方法。给出了参数设计准则,并分析了算法对杂波的抑制性能。仿真实验表明,在合适的信号参数下,该算法能够有效地抑制远距离折叠的扩展杂波。     

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。     

机载前视阵雷达阵元误差稳健的空时插值补偿方法

空时插值方法通过对地面杂波空时导向矢量进行插值变换,能够有效地降低机载前视阵雷达地面杂波的距离依赖性,改善空时自适应处理器的杂波抑制性能。然而,当机载雷达接收通道存在阵元误差时,该方法对接收的数据处理失效。针对该问题,提出一种稳健的空时插值方法,该方法在杂波空时导向矢量周围选取约束导向矢量,然后进行插值变换,补偿地杂波距离依赖性。仿真结果表明,当机载雷达接收通道存在阵元误差时,该方法能够有效地降低接收的地杂波数据的距离依赖性,提高空时自适应处理器的杂波抑制性能。     

基于稀疏采样的双基地机载雷达杂波谱补偿方法

在双基地机载雷达中,由于地面杂波存在距离依赖性,使得基于距离单元回波数据平均的杂波协方差矩阵估计存在误差,导致空时自适应处理的杂波抑制性能严重下降。基于配准的方法沿杂波空时分布曲线采样,补偿杂波距离依赖性,然而该方法由于采样点过多导致运算量巨大。针对该问题,利用双基地机载雷达杂波散射点的复幅度受收发天线调制,具有稀疏分布的特点,提出了一种基于稀疏采样的杂波谱补偿方法,该方法通过设置采样门限来降低采样点数,减小重构杂波数据的运算量。计算机仿真结果表明,该方法能够有效地降低重构杂波的运算量,减小双基地机载雷达杂波的距离依赖性,提高空时自适应信号处理的杂波抑制性能。     

基于有序统计和自动删除平均的恒虚警检测器

为了增强检测器对干扰的鲁棒性,基于有序统计(OS)方法和自动删除单元平均(ACCA)方法提出一种新的恒虚警检测器(MOSAC),其前沿和后沿滑窗分别采用OS和ACCA产生两个局部估计,然后取二者的和作为背景功率水平估计,从而设置自适应检测门限。在Swerling Ⅱ型目标假设下,推导出MOSAC在均匀背景下虚警概率Pfa的解析表达式,并与其它现有方案进行了比较。仿真结果表明MOSAC在均匀背景及多目标和杂波边缘引起的非均匀背景中,均具有较好的检测性能。在杂波边缘引起的非均匀背景中,虚警尖峰比MOSCM减少了一个数量级,并且样本排序时间只有OS和ACCA的1/2。     

变速平台STAP的数据域补偿方法

空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)是抑制因平台运动导致谱展宽的地物杂波的有效技术,近三十年来受到广泛关注,其中平台运动通常假设为匀速。分析了变速平台情况下地物回波多普勒谱特性,相比传统匀速平台情况,杂波回波的多普勒谱展宽更严重,且展宽程度与阵列面向、散射点位置以及脉冲积累均有关;因此,变速平台情况下,直接采用传统的STAP方法,其杂波抑制性能,尤其是在主杂波区的性能变差,严重降低慢速目标检测性能。对此,提出一种基于数据域的补偿方法,通过构造补偿矩阵抑制加速度在相位上产生的增量,从而抑制杂波的多普勒谱展宽。仿真结果表明,所提方法可使杂波多普勒谱变窄、STAP的杂波抑制改善因子提高,尤其慢速目标的检测性能明显提高。     

基于ARSαS模型参数估计的雷达目标检测方法

由于杂波非高斯特性和相关特性的影响,传统的动目标检测(moving target detection,MTD)技术的检测性能严重下降,针对该问题,基于对称α稳定分布(symmetric α stable, SαS)杂波模型和自回归(auto regressive,AR)模型理论,提出了一种基于ARSαS模型参数估计的雷达目标检测方法。该方法基于SαS模型,通过幂变换抑制杂波的非高斯特性,以及通过基于广义尤拉〖CD*2〗沃克方程参数估计的AR模型白化杂波,应用快速傅里叶变换实现对目标信号的积累,以提高信杂比。仿真实验和实测数据验证表明,所提方法在非高斯相关杂波背景下的检测性能明显优于传统的MTD方法。     

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。