机载正侧阵雷达杂波自由度分析

 该文主要分析远场条件下机载正侧阵雷达任意波束宽度杂波在各种阵元间距情况下的自由度.首先从距离波数域出发分析任意波束宽度的杂波在各种阵元间距情况下的空间自由度,然后通过空时等效原理将二维空时杂波转化为一维空间杂波,得到不同系统参数情况下的空时杂波自由度,给出了适用范围广的杂波自由度确定方法.最后通过仿真实验验证了上述分析的正确性.     

角度模糊对天基稀疏孔径GMTI雷达的影响与抑制方法

天基稀疏阵实现地面运动目标指示具有很大吸引力.然而稀疏阵存在栅瓣,理论分析与仿真结果表明栅瓣会产生盲速和虚假目标.本文提出一种消除角度模糊影响的简单方法:首先对均匀稀疏阵阵元位置施加随机误差消除测速盲区;随后采用陷零空时自适应处理剔除虚假目标.仿真结果表明该方法稳健、有效.     

天基预警雷达低自由度STAP方法研究

受卫星高速运动和地球自转影响,天基预警雷达杂波在俯仰-方位-多普勒三维空间呈紧耦合特性,极大降低了传统空时自适应处理(STAP)方法的慢速运动目标检测性能。采用方位-俯仰-多普勒三维STAP可实现天基预警雷达杂波解耦,但与非正侧机载预警雷达杂波的三维松耦合情况不同,该应用需要较大系统自由度才能实现次最优杂波抑制性能,所带来的巨大运算负担和均匀样本需求使其难以应用于实际。针对上述问题,该文首先构建了天基预警雷达平面阵回波空时信号模型;然后详细分析了其杂波在方位-俯仰-多普勒三维空间的紧耦合特性;最后提出了基于级联处理的低自由度三维STAP方法,利用空域加权子阵合成预先衰减副瓣杂波,再利用俯仰-多普勒自适应处理抑制剩余各次距离模糊主瓣杂波。仿真实验验证了所提STAP方法可在低运算复杂度和小样本需求条件下实现次最优杂波抑制性能,因此适用于天基预警雷达实际应用。      

模糊对天基稀疏孔径GMTI雷达的影响

天基稀疏孔径实现地面运动目标指示（GMTI）具有很大吸引力，然而天基稀疏阵通常存在距离、多普勒和角度模糊。文中研究模糊对空时自适应处理和GMTI性能的影响，理论分析与仿真结果表明：距离模糊会影响最小可识别速度，引起输出SINR损失；多普勒模糊和角度模糊不但产生测速旨区和输出SINR损失，还导致虚似目标和同一目标被重复检测，增加虚警概率。     

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。      

雷达系统杂波自由度研究

为了分析各种非均匀、非线性、非密集阵列雷达的杂波抑制性能,该文基于带限信号自由度理论提出了一种适用于多种阵列构型的杂波自由度估计方法。该方法能有效估计杂波大特征值的个数,并揭示了杂波自由度与系统参数、杂波场景的内在联系。研究表明,为了提高稀疏阵雷达的杂波抑制性能,需增加系统自由度来减少稀疏采样区。最后通过计算机仿真验证了该文提出的估计方法的有效性。     

天基雷达空时二维杂波建模与STAP性能分析

提出了一种基于天基雷达运动几何模型的空时二维杂波的建模方法。该模型考虑了地球自转的影响以及天基雷达杂波的距离和多普勒模糊特征,克服了传统一维杂波建模方法难以描述天基雷达空时二维特征的缺陷,而且该建模方法运算量低,适于对天基雷达大范围杂波进行快速模拟。同时,利用该模型得到了仿真杂波数据,研究了地球自转和杂波的距离多普勒模糊对空时二维自适应处理的动目标检测性能的影响,仿真和处理结果验证了杂波模型的正确性。     

天基雷达空时二维杂波建模与仿真

讨论了天基雷达空时二维杂波的建模和仿真方法,给出了空时杂波回波仿真公式并讨论了杂波单元的划分、径向速度和地面位置的计算等.仿真结果表明天基雷达杂波的严重距离模糊以及由地球自转引起的非平稳性会使得空时自适应处理的性能下降;最后指出了天基雷达杂波抑制对空时自适应处理的要求.     

机翼可变阵列雷达的空时杂波建模与分析

针对可变飞行器阵列雷达空时自适应处理应用场景，本文设计了三维机翼可变阵列雷达模型，通过阵列结构参数的变化实现阵列横向长度变化、阵列纵向宽度变化、阵列曲面高度变化三种变形方式，利用阵元空间位置矢量与阵列结构变化参数集的关系建立阵列的空时杂波信号模型，推导了机翼变形阵列的空域导向矢量和杂波协方差矩阵，通过矩阵块嵌套的理论证明了它的非Toeplitz结构特性。通过对多普勒域和空频域之间相关性的分析，揭示了需要在四维空间中表征机翼可变阵列雷达空时杂波分布的本质机理。仿真结果表明，机翼可变阵列雷达的空时杂波具有非平稳特性，阵列变形可以有效改变杂波自由度和杂波相关性，这为基于三维机翼阵列结构优化的杂波抑制方法研究提供了理论依据。     

双频机载预警雷达系统动态杂波自由度研究

基于一种双频机载预警雷达(AEW)孔径共用反隐身方案,本文对该背景下的杂波分布特性作了理论分析与计算仿真,得到了相关动态杂波自由度的表达式与杂波特征分布曲线,为针对隐身目标的双频AEW雷达系统空时自适应处理器的工程实现提供了理论依据.     

一种非均匀环境中双端口干涉SAR/GMTI杂波抑制算法

 本文针对非均匀环境对杂波抑制干涉SAR/GMTI系统的影响,提出了一种新的自适应杂波抑制算法,利用系统参数、成像几何关系以及接收通道误差推算空域对消权系数的先验值,并将其作为约束条件来控制自适应算法的求解,从而得到对消权系数较为准确的估计值.实测数据处理结果表明,此算法能够在非均匀环境中有效地降低权系数的估计误差,从而达到满意的杂波抑制效果.是一种实际可行的双(多)端口杂波抑制方案.     

机载相干MIMO雷达杂波自由度估计研究

针对任意发射波形合成结构影响下的机载相干MIMO雷达杂波自由度的估计问题。论文提出了一种机载相干MIMO雷达杂波自由度估计的构造法,该方法利用发射波形合成结构直接构造等效矩阵代替杂波协方差矩阵进行求秩。通过递推分解等效矩阵,提出并证明了一种杂波自由度快速估计准则,建立了机载相干MIMO雷达发射波形合成结构、阵列稀布构型与杂波自由度之间的定量关系。研究表明：该方法和准则能够准确预测任意发射波形合成结构下的机载MIMO雷达的杂波特征谱结构。该理论既保证了降秩STAP算法性能的最优又具有较小的计算量,并为最优发射波形合成方案和MIMO STAP算法的设计提供了依据。     

Joint space-time interpolation for distorted linear and bistatic array geometries

This paper presents a new joint space-time interpolation technique (STINT) to improve the small sample support performance of space-time adaptive processing (STAP) with distorted linear monostatic arrays and linear bistatic array configurations. Brennan's rule for the space-time clutter covariance matrix rank is extended to monostatic linear arrays with arbitrary intersensor spacing, distorted linear arrays and bistatic geometries. It is shown that both distortion in the array geometry and bistatic operation increase the clutter rank and cause the space-time clutter covariance matrix to become range dependent. This results in lower output signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) for the same number of adaptive degrees of freedom and reduced available sample support. This motivates the development of the STINT technique aimed at compensating for the clutter rank inflation, while also making the clutter statistics appear more stationary across range. More specifically, a linear transformation is designed that maps the received clutter across space and time to that which would be received by a "virtual" monostatic side-looking ULA. By mapping the data to form a reduced rank clutter covariance matrix, fewer snapshots are needed for a statistically stable matrix inversion as required in STAP, thereby improving the short observation time performance. Simulation results for a typical airborne radar scenario indicate up to 10-dB SINR improvement can be obtained using STINT with limited sample support.     

基于最小冗余的天基稀疏阵雷达多载频STAP研究

天基GMTI（Ground Moving Target Indication）稀疏阵雷达的模糊性问题受到广泛关注。针对角度模糊、多普勒模糊导致的动目标检测盲区问题,本文将最小冗余思想应用于雷达阵列设计,在子阵列数目受限的情况下,给出两种最小冗余阵列配置,能够解决无模糊测速范围和速度分辨率之间的矛盾,改善稀疏导致的角度模糊问题。在存在多普勒模糊的情况下,结合多载频技术,建立了多载频最小冗余阵雷达系统模型。通过仿真证明空 时 频三维自适应处理比单频STAP（Space-Time Adaptive Processing）性能明显提高,能够有效消除多普勒模糊和提高动目标检测性能。      

均匀圆形阵列的局域互谱尺度STAP算法

机载雷达采用均匀圆形阵列天线具有搜索跟踪方式灵活,能实现方位360°扫描等优点,并且当波束在阵列平面内旋转时,波束形状不会有明显改变.本文建立了均匀圆形阵列机载雷达的杂波模型,从杂波谱的空时分布和杂波特征谱的分布两个方面研究了其杂波特性,提出一种固定结构降维结合自适应降秩的STAP算法:局域互谱尺度法,该方法先用固定结构降维处理器将杂波由全空时降至一个维数较低的空间,以减小计算量,降低训练样本数目,然后采用互谱尺度法选取降维杂波协方差矩阵Ⅳ个最大互谱值对应的特征矢量构成二次降维矩阵,从而保证了在局域范围内,处理器性能最优.仿真结果表明,该算法的性能优于局域处理算法,但运算量和训练样本数与局域处理法相当,且鲁棒性较强.     

基于SA-MUSIC理论的联合稀疏恢复STAP算法

基于子空间扩展多重信号分类(SA-MUSIC)理论对杂波空时二维谱进行联合稀疏恢复,实现小样本情况下空时自适应处理(STAP)性能的显著提升.首先,提出空时导向矢量相关性模型,利用该模型分析杂波在空时二维平面上的稀疏本质,解释用部分空时导向矢量近似整个杂波子空间的合理性.其次,提出基于SA-MUSIC理论的联合稀疏恢复STAP算法(SA-MUSIC-STAP),该算法仅需极少训练样本便可实现对杂波协方差矩阵的准确估计,并实现有效的杂波抑制.仿真实验验证了SA-MUSIC-STAP算法的有效性.     

基于原子范数最小化的单比特稀疏双极子阵列的波达角估计

现有的单比特稀疏双极子阵列的波达角估计方法为子空间方法,其估计精度依赖于信号的统计特征,并且没有充分利用协方差矩阵的结构,导致其估计精度较低。为了提高该阵列的波达角估计精度,本文提出了一种基于原子范数最小化的无网格稀疏化波达角估计方法。该方法将稀疏双极子阵列的波达角估计转化为标量阵波达角估计,并根据参数空间的连续性构造基于原子集的阵列信号稀疏模型,随后利用单比特采样下噪声的稀疏特征,将该波达角估计问题转化为相似文献   

车载前视GPSAR图像背景均衡方法

车载前视GPSAR是对较大区域浅地表进行探测的有效工具,能够对探测区域进行二维高分辨率成像。针对车载前视GPSAR图像的空变及增益不均的特点,首先给出了对大面积图像数据进行均衡的基本框架;然后分析实测数据的杂渡分布并利用其对图像进行均衡;最后通过分析均衡后图像信杂比及其对杂波分布特性的影响,获得了均衡实测图像的较好方法,从而验证了均衡框架的有效性。