基于俯仰维信息的天基双基地雷达正交投影STAP算法

分析了天基双基地雷达的地杂波距离模糊引起的杂波多普勒展宽特性.针对天基双基地雷达距离模糊杂波的抑制问题,提出了一种基于俯仰维信息的正交投影(OP)空时自适应处理(STAP)算法.该算法利用杂波空间导向矢量中的俯仰信息来构造正交投影矩阵,然后对投影后的空时数据进行空时自适应处理.结果表明,基于俯仰维信息的正交投影变换实现...     

基于卷积神经网络的天基预警雷达杂波抑制方法

利用天基预警雷达实现动目标指示具有重要的军事应用价值。对于天基预警雷达,其平台高速运动及受地球自转影响导致杂波复杂非平稳性,更大的波束照射区域带来更严重的杂波非均匀性,从而导致适用于机载预警雷达的传统空时自适应处理(STAP)方法无法直接应用。针对上述问题,该文分析了天基预警雷达杂波分布特性,并构建了基于卷积神经网络(CNN)超分辨谱估计的STAP处理框架。首先,利用雷达系统和卫星轨道参数,仿真随机生成不同纬度、距离门、阵元误差、杂波起伏和地貌散射系数的回波数据集;然后,设计并调优了含5个权重层的二维CNN,实现由小样本所估低分辨杂波谱到高分辨谱的非线性映射;最后,基于高分辨空时谱构造空时滤波器实现杂波抑制和目标检测。仿真实验验证所提方法在小样本条件下可实现次最优杂波抑制性能,同时所需在线运算量远低于现有稀疏超分辨类方法,因此适用于天基预警雷达实际应用。      

机载相控阵雷达近程杂波抑制的俯仰向空域自适应算法

该文针对机载平面阵列相控阵雷达的动目标检测提出了一种俯仰向空域自适应的近程杂波抑制算法。该方法利用平面阵列天线在俯仰向的自由度,在近程杂波的支撑区域内沿着多普勒单元选取训练样本估计协方差矩阵,计算俯仰向空域最优权。在存在距离模糊的情况下,该方法可以自适应地滤除近程杂波,保留远程杂波,从而增强了杂波的距离均匀性,有利于提高后续的方位空域和时域STAP的性能。     

基于张量结构的快速三维稀疏贝叶斯学习STAP方法

当机载雷达处于非正侧视工作模式时,非平稳杂波会对运动目标检测造成严重干扰。传统三维空时自适应处理(3D-STAP)方法通过构造俯仰-方位-多普勒三维自适应滤波器,可有效抑制非平稳杂波,然而巨大的系统自由度导致其在非均匀杂波环境下训练样本严重不足。虽然稀疏恢复(SR)技术可有效改善样本需求,但庞大的运算开销又使得该技术难以应用于实际。针对上述问题,该文结合机载雷达回3阶张量结构提出一种新的快速三维稀疏贝叶斯学习STAP方法,通过采用运算开销更低的张量处理将大规模矩阵求解拆分为多个小规模矩阵计算,从而大幅降低运算复杂度。详尽的数值实验验证了所提张量基SR-STAP方法可在维持SR-STAP小样本处理性能不变的基础上,将运行时间直接降低数个量级,因此是一种更适用于实际工程的SR-STAP处理方式。      

稳健的机载预警雷达多通道海杂波抑制方法研究

在机载预警雷达对海洋背景运动目标的探测过程中,雷达平台的高速运动状态使得海杂波多普勒谱发生严重展宽现象,影响目标的检测性能.针对此问题,空-时自适应处理是一种有效的杂波抑制技术,该技术利用杂波的空-时2维耦合特性进行杂波抑制.但相对于陆地杂波而言,海杂波的内部复杂运动特性使得杂波空-时谱发生展宽现象,导致杂波多普勒频率与空间锥角不再保持一一对应关系,从而影响杂波抑制效果.针对海杂波的运动特性,该文提出一种稳健的基于子空间投影的杂波抑制处理算法,所提算法通过滤波凹口自适应展宽技术和先滑窗滤波后自适应处理技术来提高杂波抑制的稳健性.最后通过仿真的海杂波数据和实测海杂波数据验证了所提算法的有效性.     

稳健的机载预警雷达多通道海杂波抑制方法研究

在机载预警雷达对海洋背景运动目标的探测过程中,雷达平台的高速运动状态使得海杂波多普勒谱发生严重展宽现象,影响目标的检测性能。针对此问题,空-时自适应处理是一种有效的杂波抑制技术,该技术利用杂波的空-时2维耦合特性进行杂波抑制。但相对于陆地杂波而言,海杂波的内部复杂运动特性使得杂波空-时谱发生展宽现象,导致杂波多普勒频率与空间锥角不再保持一一对应关系,从而影响杂波抑制效果。针对海杂波的运动特性,该文提出一种稳健的基于子空间投影的杂波抑制处理算法,所提算法通过滤波凹口自适应展宽技术和先滑窗滤波后自适应处理技术来提高杂波抑制的稳健性。最后通过仿真的海杂波数据和实测海杂波数据验证了所提算法的有效性。     

机载雷达三维空时自适应信号处理

空时二维自适应信号处理（STAP）技术已成为雷达领域的研究热点之一,是新一代高性能机载雷达的一项关键技术。然而目前的研究仅限于方位向-多普勒域的自适应处理,没有考虑俯仰向的信息,而在实际中杂波过程是与俯仰角有关的。因此,文中介绍了将2D-STAP扩展到3D-STAP的方法,即增加俯仰向的自适应处理,充分利用了俯仰向信息对杂波谱的影响。通过仿真试验证明,与二维自适应处理相比三维自适应处理具有更好的杂波抑制能力,并且可以明显地提高目标的检测性能。     

机载双基雷达3D-STAP杂波抑制方法

机载双基雷达杂波空时分布具有严重的距离依赖性,即其分布随距离（俯仰角）的变化而变化,给杂波抑制带来困难,使传统的二维空时自适应处理（2D-STAP）性能变差。三维空时自适应处理（3D-STAP）利用俯仰维信息,将杂波谱分布由二维拓展至三维,通过在三维空间杂波谱分布的曲面上形成自适应凹口,来对杂波进行抑制。通过分析双基任意构型下的杂波在多普勒频率-水平空间频率-垂直空间频率三维空间中的分布特性,结合双基雷达体制特点,对传统3D-STAP算法进行了改进,使3D-STAP算法适用于双基情况,为双基雷达杂波抑制提供了一种新的思路。仿真表明,在典型双基构型下,与2D-STAP相比,该方法能使杂波脊附近的改善因子提高5dB左右,有效提高了杂波抑制能力,有利于低速目标的检测。     

基于俯仰维信息的机载雷达非均匀杂波抑制方法

 针对机载雷达天线非正侧放置导致的非均匀杂波抑制问题,从利用阵面俯仰维信息的角度出发给出了一类解决方法.本文首先分析了机载雷达阵面非正侧放置情况下待检测距离单元的杂波构成,得到由俯仰副瓣引入的近程杂波是导致杂波非均匀的关键因素这一结论;然后给出了利用俯仰自适应波束形成级联两维空时自适应处理(2D STAP)方法来抑制非均匀杂波,同时从本质上阐述了俯仰-方位-多普勒3D STAP方法在非均匀杂波环境下具有良好杂波抑制性能的内在机理.最后通过仿真验证表明,利用俯仰维信息类STAP方法在非正侧阵导致的非均匀杂波环境下具有良好的杂波抑制性能.     

地基相控阵雷达STAP应用研究

针对现代地基雷达传统方法抑制杂波不彻底的情况,根据空时二维信号处理技术（STAP）的特点和发展趋势,提出了将空时二维信号处理技术应用于地基二维相控阵雷达中的设想。根据地基雷达运动杂波的特点,在考虑误差情况下,对运动杂波二维耦合谱进行分析和仿真;初步构想了应用STAP的地基雷达无源干扰抑制结构,并对全空时自适应处理器抑制运动杂波进行仿真分析。结果表明,空时二维信号处理抑制运动杂波可以取得很好效果。     

机载多输入多输出雷达脉冲相消杂波抑制方法

针对机载多输入多输出雷达杂波分布呈现空时耦合特性,该文提出了一种新的空时2维脉冲相消杂波抑制方法,通过利用雷达参数以及载机速度可以确定杂波分布轨迹这一先验信息,设计出一种简单有效的空时2维脉冲相消器,作为空时自适应处理(STAP)的杂波预滤波处理方法,进一步提高目标的检测性能。试验结果表明,该方法可以较为灵活地根据不同阵列结构来构造,不受布阵方式的限制,同时对于高速运动目标的检测也较为有效。     

基于自适应分区的非平稳杂波抑制方法

对于非正侧视阵机载雷达,杂波在近程表现出严重的非平稳性,在距离模糊情况下近程微弱目标和近程非平稳强杂波混叠,导致传统空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)方法的运动目标检测性能严重下降。为了解决该问题,本文提出了一种基于自适应分区和正交投影的机载雷达非平稳杂波抑制方法。首先,基于回波数据在距离-多普勒域将机载雷达回波自适应划分为非平稳杂波区、平稳杂波区和清晰区,然后在非平稳杂波区采取俯仰维正交投影级联STAP处理,在平稳杂波区采取传统STAP处理,在清晰区采取传统PD处理。该方法能够显著提升机载雷达在全距离和全速度域的目标探测性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

对空时二维自适应处理雷达的投散射宽时限扫频式干扰技术研究

针对传统干扰方法因干扰信号维度单一而难以在空时二维联合域对空时自适应处理器（Space-Time Adaptive Processing,STAP）产生有效干扰这一问题,提出了一种能覆盖整个空时二维平面的投散射宽时限扫频式干扰方法.该方法是向特定区域投射具有多普勒带宽的扫频信号,利用散射回波干扰STAP雷达.地形散射使干扰信号具有空时耦合特性,干扰信号空域连续,STAP处理器无法从空域识别抑制;宽时限扫频方式导致脉冲间多普勒频率存在差异,使雷达无法提取干扰信号多普勒频率,能占用处理器大量自由度.仿真结果表明,该方法产生的干扰功率谱能覆盖整个空时平面,使处理器自由度严重损失,导致STAP处理器性能下降,验证了该方法的有效性.     

MIMO双基地机载雷达距离模糊杂波抑制方法

正侧视阵MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)双基地雷达系统具有严重的距离依赖问题和杂波谱展宽现象,该文分析其杂波特性,提出了一种距离模糊杂波抑制方法。该方法在传统的MIMO双基雷达中引入距离相关的相位项,从而提供额外的自由度,通过该相位项的距离信息实现不同距离的杂波分离,并进一步对其进行有效抑制。从而解决了双基地预警雷达大场景下地面杂波距离杂波模糊的问题,仿真结果显示该方法的正确性,并且和已有的DW(Doppler Warping)距离模糊杂波抑制方法进行比较,使用IF(Improve Factor)谱线对抑制结果进行对比,显示该方法有更优的性能。      

基于主瓣杂波高效配准的机载非正侧视阵雷达STAP 算法研究

该文针对机载非正侧视阵雷达杂波距离空变特性,提出基于主瓣杂波高效自适应配准的STAP 算法。为降低运算量,采用时空级联方法首先精确估计主杂波多普勒频率,然后采用稀疏重构技术估计主杂波的空间角频率,进而对不同距离单元的主杂波进行2 维配准,最后采用3DT 进行杂波抑制。仿真实验表明,经主杂波配准后,3DT改善因子在主杂波区提高了约18 dB,显著提高了对慢动目标的检测性能,且该文方案实时处理的运算量小。      

Nonlinear STAP processing

The paper deals with the cancellation of clutter echoes in modern airborne early warning (AEW) radar systems equipped with digital beam-forming. The performances of reduced degrees of freedom (DoF) GLRT (generalised likelihood ratio test) detectors and the previously conceived nonlinear detector are compared. The nonlinear detector is demonstrated to be a compromise solution between computational requirements and detection performance. Moreover, it shows much higher robustness to nonhomogeneous clutter. A MATLAB-based software tool is used to show the results that can be achieved using live data recorded by the experimental radar AAFTE (Adaptive Array Flight Test Equipment) of the US Naval Research Laboratory     

基于STAP杂波抑制的天基雷达PRF设计

提出了一种基于空时二维自适应处理(STAP)杂波抑制技术的天基雷达脉冲重复频率(PRF)设计方法。该方法首先通过几何建模对主杂波缺口宽度进行估算、确定适用于整个搜索空域的脉冲宽度参数,然后通过杂波仿真获得最优STAP处理的最小可检测速度(MDV)指标、并用经典M/N中等PRF选择法设计一组PRF波形,最后画出距离-速度盲区图进行验证。文中推导了公式,用设计实例验证了该方法的有效性。仿真表明,在PRF设计中采用未补偿的主杂波缺口宽度参数在工程实际中可以获得更好的距离-速度覆盖性能。