基于波束聚焦的外辐射源雷达干扰抑制技术研究

在利用非合作照射源的外辐射源雷达系统中,直达波及其形成的多径杂波干扰对雷达系统性能有非常严重的影响。通常采用的时域自适应滤波方法是:根据一定最优准则利用参考信号构建多径信道模型,对回波信号中的干扰进行对消。然而,当天线扫描监视区域时,在积累时间内干扰信道发生变化,导致自适应对消器输出不再收敛,降低了干扰抑制能力。本文提出通过对各阵元信号加权补偿,使波束形成等效于聚焦的效果,在积累时间内维持信道特性,改善自适应对消器在雷达扫描状态下的性能。仿真和外场采集数据试验表明,该方法提升了外辐射源雷达时域自适应对消器在天线转动状态下的干扰抑制能力。     

数字电视辐射源雷达基于空域滤波的直达波获取

在以数字电视广播为照射源的外辐射源雷达系统中，直达波的获取对系统性能有重要影响。本文提出先做波达方向(DOA)估计，再做空域滤波来抑制多发射站带来的干扰。DOA估计时，采用前向或前后向平滑的方法解相关。空域滤波时，针对外辐射源雷达的具体应用，本文将普通的宽零陷算法推广到形成多个宽零陷和主波束指向可变的情况。根据等距线阵的特点此算法可简化计算，便于实时实现。通过计算机仿真，证明采用该算法对多发射站（或多径）干扰有很好的抑制效果。     

杂波环境下机载双基地雷达作用距离分析

针对机载双基地雷达在强杂波环境下作用距离不满足雷达方程的问题,基于等熵原理建立了雷达信噪比和信杂比的转换关系,给出了机载双基地雷达杂波分辨单元面积的计算方法,根据信杂比的定义推导了杂波环境下的雷达方程,理论和仿真分析表明,杂波干扰明显降低了的雷达作用距离,杂波类型、波束俯角、宽度和脉冲宽度等因素对杂波环境中雷达的探测距离影响显著.     

利用自适应天线的雷达杂波抑制技术

介绍对应时间、空间以及频率变化抑制雷达杂波的自适应天线技术．以应用水平的研究开发为例，论述了相位控制的零点形成相控阵．旁瓣消除器（ＳＬＣ）、数字波束形成方式的零波束形成以及自适应活动目标指示器的概况．     

基于极化波束形成的相控阵雷达导引头抗干扰技术研究

压制式干扰往往会使相控阵雷达系统失去其基本探测功能。针对此问题,利用正交极化失配的原理,将干扰信号源在接收端进行极化隔离,由此提高极化相控阵雷达的抗干扰性能。提出极化域-空域联合波束形成技术,推导了旁瓣极化与零陷约束联合优化的最优极化波束形成的优化问题,将优化问题转换为SOCP(二阶锥规划)问题进行求解,最终得到具有旁瓣零陷和极化约束的极化波束。仿真结果验证了算法的有效性。     

一种基于时空域累积差分的红外小目标融合检测算法

在分析了目标、背景与噪声的基本特性后,提出了一种时空域累积差分融合的红外小目标检测算法。在空域上,对原始图像采用高通与低通滤波并差分突出目标信息。在时域上利用目标的运动特性进行多帧累积和差分处理,并对空域和时域处理的图像进行自适应分段线性变换增强图像,最后将增强处理的图像根据相应的准则融合采取自适应阈值分割处理。实验结果表明文中提出的算法能有效检测出低信噪比环境下的运动小目标。     

机载共形阵天线阵列信号处理的关键技术

阵列信号处理分为自适应波束形成技术和参数估计技术,两种技术均基于对信号进行空间采样的数拓_进行处理．波束形成技术需使阵列天线方向图的主瓣指向所需方向,并使其零陷对准干扰方向,尽可能提高阵列输出所需信号的强度,从而提高阵列输出的信噪比。空间信号波达方向主要作用则是有效分辨用户信号的来波方向．机载共形阵天线的阵元数量较多,自适应波束形成则需要较大的计算量。     

非因果滤波器归一化最小均方误差对消算法

在利用外部辐射源的无源雷达中,强直达波和多径干扰会掩盖微弱的目标回波信号,严重影响目标的检测,因此提出基于数字非因果滤波器的归一化最小均方误差对消算法。该算法利用直达波相对于参考信号具有非因果系统响应的特点,在传统自适应对消技术的基础上,通过增加部分非因果的滤波网络实现了最小均方误差准则下的自适应杂波抑制。基于数字广播的仿真结果表明,本文提出的方法不仅能够有效消除直达波和多径干扰对检测目标回波的影响,同时还能够获得目标的方位信息。     

相干信号零陷加深自适应波束形成算法

针对常规自适应波束形成算法在强相干干扰情况下零陷深度不够,甚至干扰抑制失效的问题,提出了相干信号零陷加深自适应波束形成算法。该算法首先通过构造Toeplitz矩阵来解相干,接着重构和优化了干扰加噪声协方差矩阵,最后在相干干扰处自适应形成深零陷。仿真结果表明,该算法能在相干干扰处形成深零陷,且零陷深度可控,具有较好的鲁棒性。     

GPS自适应天线阵多波束形成算法分析

GPS天线阵列接收抗干扰技术多采用PI自适应调零算法,但其自由度有限,而基于卫星DOA估计的波束形成技术又敏感于到达角的估计性能。本文提出基于DEML的卫星到达角估计结合多波束形成抗干扰技术,其DOA估计性能稳健性高、计算量小。分析了PI自适应零陷技术和MVDR多波束形成技术的接收机结构、算法。仿真结果表明了多波束形成方法的有效性和稳健性。     

基于联合时间维训练样本的非平稳杂波抑制方法

针对机载雷达的杂波距离依赖性导致空时自适应处理(STAP)器性能下降的问题,提出一种基于回波快-慢时间二维训练样本的非平稳杂波抑制方法。利用脉冲雷达回波信号的时域平稳性以及杂波多普勒频率随距离缓变的特点,在STAP 时域分段的降维处理中,利用慢时间和快时间维的数据样本联合估计协方差矩阵,达到减小距离向杂波非平稳的目的;对所有滤波器输出进行相干叠加,减小降维引起的孔径损失,提高输出信杂噪比。将该方法应用于非正侧视阵机载雷达杂波抑制中,仿真结果表明不仅能显著提高协方差矩阵的估计精度和主瓣杂波抑制性能,而且具有较高的稳健性。     

一种双模杂波抑制的准自适应MTI系统

雷达自适应杂波抑制的算法及其工程实现是雷达信号处理系统的一个重要问题。本文首先从理论上讨论了一种基于最大平均改善因子准则的动目标显示滤波器最佳权矢量的计算方法，然后从工程实现的角度提出了一种简单实用的具有双模杂波抑制能力的准自适应动目标显示系统，并将该自适应杂波抑制算法应用到实测雷达数据上，实验结果表明该算法对真实雷达回波中的杂波具有有效的抑制作用。     

递推式空时自适应滤波器的研究

本文针对预警机雷达,提出了一种递推式空时二维自适应滤波器.此滤波器采用改进的随机梯度(M-LMS)递推算法,不需要计算杂波协方差矩阵及其逆矩阵,保留了系统自由度.仿真结果表明此算法具有较快的收敛速度,滤波性能较好,便于实时处理等特点.     

基于二阶锥规划的同时多频率/多波束干扰优化设计

针对现有宽带波束形成算法效率低,难以满足多频率、多方向的同时多频率/多波束干扰形成设计需求等缺点,提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)理论的同时多频率/多波束干扰形成方法。给出了在不同范数准则条件下干扰多波束优化设计问题的数学描述;以L₂范数准则为例,将干扰多波束设计问题的解析形式转化为相应的SOCP形式;利用现有的原-对偶内点算法工具箱SeDuMi或者CVX进行快速求解。仿真结果表明,该方法可以较好地解决相应约束条件下的多频率/多方向雷达目标同时干扰优化设计问题。     

基于先验信息稀疏恢复的非均匀样本检测方法

针对训练样本被干扰目标污染导致空时自适应处理（STAP）目标检测性能下降的问题,提出了一种基于先验信息稀疏恢复的非均匀样本检测方法。该方法首先采用欠定系统局灶算法恢复待检测单元的稀疏表示系数,然后利用机载雷达系统参数等先验信息离线设计“稀疏滤波器”,并采用其滤除稀疏表示系数中的目标及“伪点”的影响,进而估计杂波协方差矩阵,最后与广义内积（GIP）方法结合,根据新的检测统计量来剔除被污染的样本。仿真分析表明,与传统GIP方法相比,该方法能够有效地检测出被干扰目标污染的训练样本,提升了STAP在非均匀环境下的目标检测性能。     

基于神经网络CA/OS-CFAR检测方法

在杂波边缘和多目标的复杂环境下,建立性能稳定的自适应检测技术是提高恒虚警率处理能力的关键.针对单元平均恒虚警检测(cell averaging-constant false alarm rate)和有序统计量恒虚警检测(ordered statistic-constant false alarm rate)的优缺点,提出一种基于神经网络的检测方法(cell averaging/ordered statistic-constant false alarm rate).利用神经网络进行最优检测方法判断,根据选定的检测方法计算出检测阈值.通过训练计算初始阈值,采用神经网络分类并识别输入的类型.将该阈值与CA-CFAR和OS-CFAR计算结果相比较,并选用均匀杂波、多目标和杂波边缘环境的仿真案例进行测试.实验结果表明:该方法可在均值和非均匀的杂波背景中,能有效地进行最优检测方法判断.     

一种新的频域自适应波束形成算法

在分析传统自适应波束形成的基础上，提出了一种新的频域自适应波束形成算法。该波束形成算法先对输入信号进行FFT，然后在空间频域上带通滤波，最后.通过LMS(最小均方）算法实现自适应波束形成。FFT变换后信号自相关下降，LMS算法收敛速度提高；空间频域上帯通滤波可以消除带外的干扰信号，实现容易；带通滤波后的信号维数大大下降，LMS算法计算量和存储量大大降低，收敛速度进ー步提高。理论分析和仿真结果表明了该算法收敛速度很快、性能较好，且计算量和存储量较少，易于实时实现。     

基于概率定义扩展样本的机载雷达空间和时间相关海杂波数据仿真方法

海杂波背景下的目标检测性能是机载预警雷达的重要指标之一。为了给机载雷达海杂波抑制方案的有效设计提供数据来源,需要仿真模拟出满足实际分布特性和相关性的海杂波。针对实测海杂波数据具有的显著时间相关性和空间相关性,提出了一种新的海杂波数据产生方法。该方法基于概率密度定义及相关性的本质,运用蒙特卡罗思想和Cholesky分解来产生空间和时间相关的海杂波。这种方法不仅简化了海杂波数据产生流程,同时提高了海杂波幅度和相关性吻合效果。分别利用实测和仿真数据验证了所提方法的有效性。     

修正空时自适应处理在水下自导系统中的应用

为了将空时自适应处理（STAP）抑制杂波的理论应用于水下环境,从而解决浅水抗混响问题,提出了应用于水下自导系统的修正空时自适应方法。结合雷达目标回波模型分析了空时自适应的原理;比较了雷达和水下自导系统目标回波模型,针对水下自导系统目标模型和混响空-时耦合项对空时自适应方法进行修正,并提出了应用空时耦合导向矢量进行空时处理;将该修正方法用于最优处理和目标检测。仿真结果表明,修正空时自适应方法有利于水下目标检测,应用空-时耦合导向矢量有助于提高目标方位估计能力。     

弹载相控阵雷达系统设计与信号处理问题

弹载相控阵雷达的系统设计与信号处理实现低空目标探测是下一代主动雷达导引头的一项关键技术。针对这些问题,本文从技术难点、工作模式等方面对导引头雷达动目标检测进行了分析。相比机载预警雷达,弹载雷达采用前视阵列且运动速度快、工作波长短,杂波存在距离、多普勒多重模糊问题,杂波特性严重非均匀,杂波抑制难度大。本文给出了笔者在弹载雷达系统设计及空时自适应处理方面所做的工作,同时指出了目前这一领域有待改善和研究的相关问题。