机载双基地雷达STAP分析

空时自适应处理(STAP)是机载雷达信号处理中的一项关键技术,近年来机载双基地雷达STAP的研究成为热点.机载双基地雷达表现出复杂的杂波特性,即严重的杂波距离相关性,导致传统STAP方法杂波抑制性能严重下降.为此,本文首先对现有解决机载双基地雷达STAP面临的杂波距离相关性问题的典型方法的机理和特点进行了分析,然后对各...     

一种有效的直接数据域地面动目标检测方法

直接数据域(Direct data domain, DDD)方法利用子孔径平滑来从单个距离门中获得足够样本,但空域、时域孔径损失严重,使得空时自适应处理的地面动目标检测性能下降严重.针对该问题提出了一种不需要协方差矩阵估计和求逆的DDD方法,该方法将多级维纳滤波器引入到DDD的最优权求解过程中,在低的空时孔径损失下仍然能够获得好的性能.某机载实测雷达数据的实验结果验证了该方法的有效性.     

均匀圆形阵列基于指数形式导数更新的STAP算法

机载相控阵雷达采用均匀圆形阵列天线具有全方位扫描、同时实现仰俯-方位角估计和天线方向图好等优点;但圆形天线特殊的几何结构使得其各距离单元回波不是独立同分布的样本,造成了空时自适应处理技术性能急剧下降。本文提出了一种基于指数形式导数更新(Exponent derivative based updating,EDBU)的杂波抑制方法,该方法通过对样本数据进行指数形式扩展, 减小均匀圆形天线机载雷达杂波的非均匀程度,提高统计型空时自适应处理(Space time adaptive processing, STAP)处理器的性能。仿真结果表明,该方法不仅明显好于局域处理和杂波距离依赖性补偿算法,而且也优于传统的基于导数更新法。     

基于修正STAP的高速空中机动目标检测方法

空时自适应处理(Space-time adaptive processing,STAP)是一种有效的机载雷达运动目标检测方法.空中目标的高速运动会导致其回波产生严重的距离走动和多普勒模糊,并且目标作加速运动时还会导致其多普勒频率随时间变化(即多普勒走动).为了有效检测上述目标,本文提出了一种新方法,该方法在目标距离走动校正之前首先进行杂波抑制,避免了直接利用Keystone变换校正存在多普勒模糊的运动目标距离走动时影响杂波分布特性,进而降低STAP性能的问题;对距离走动校正后的数据进行修正STAP,估计出目标的加速度,并根据估计值对多普勒走动项进行补偿;最后进行常规空时二维波束形成来实现目标能量积累.仿真结果证明了该方法的有效性.     

一种全谱域的机载前视阵雷达杂波补偿方法

机载前视阵雷达近程不同距离门杂波的方位-多普勒分布不同,导致杂波具有强烈的距离依赖性,从而使得杂波噪声协方差矩阵估计不准确,空时自适应处理（STAP）的杂波抑制性能严重下降。针对该问题,提出了一种全谱域的杂波距离依赖性补偿方法。以雷达先验参数知识为基础重构各距离门的杂波协方差矩阵,对重构的杂波协方差矩阵向参考距离门进行一定变换,进而实现全谱域的补偿。仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

双基机载正侧视雷达杂波谱距离依赖性分析与补偿

针对垂直和水平基线的双基机载正侧视雷达杂波谱的距离依赖性进行了理论分析和仿真,给出了杂波多普勒频率随距离变化的解析公式,并根据该公式采用谱搬移方法对水平基线的杂波谱进行了补偿.理论分析和仿真表明:在垂直基线的双基系统中,同一距离单元的杂波多普勒频率和空间角频率存在线性关系,杂波谱在主瓣内有较好的重合;水平基线正侧视雷达的杂波谱在主瓣内较宽.同时仿真还证明,采用谱搬移方法可以有效减轻双基杂波谱随距离变化对空时二维自适应处理性能的影响.     

利用先验信息的幅度-相位联合STAP样本选取方法

针对分立杂波和强目标信号等引起的机载雷达杂波非均匀特性,提出一种利用先验信息的幅度-相位联合选取样本的方法,利用杂波多普勒频率与入射角度之间的先验关系,将检测多普勒通道在特定角度的幅度最强的单元作为样本集,确保对分立杂波的对消深度,再通过相位检测方法剔除样本集中相位明显偏离相位期望的样本,克服样本集包含目标信号引起的目标自相消效应。通过某机载相控阵雷达的实测数据比较研究表明,该方法较传统样本选取方法更具优势,且计算量较小便于工程采用。     

非正侧视机载雷达一种改进的多普勒频移算法

非正侧机载雷达的杂波分布随距离变化而变化,各距离单元的杂波分布不再满足独立同分布条件,导致统计型STAP处理器性能下降。多普勒频移（Doppler Warping,DW）算法沿主波束方向对杂波非均匀进行了补偿,但在其余方向上杂波非均匀依然存在,因而性能较差。提出了一种改进的非正侧视机载雷达杂波抑制算法——修正的多普勒频移法（Modified Doppler Warping,MDW）,先通过多普勒频移法使各距离单元的杂波谱在主波束方向重合,再沿多个多普勒通道使参考单元和检测单元的杂波谱保持一致,进一步消除非正侧视机载雷达的杂波非均匀程度。仿真结果表明,与原有方法相比,该方法的杂波抑制性能有明显提高,且运算量增加不多,是一种具有工程应用价值的方法。     

非正侧视机载雷达一种改进的多普勒频移算法

非正侧视条件下,机载相控阵雷达的杂波随距离变化而不断改变,各距离单元的回波不再是独立同分布(ⅡD)的数据,由于没有足够多的均匀样本来估计协方差矩阵,使得STAP算法的性能急剧下降。研究非正侧视阵列机载雷达的杂波抑制问题,提出一种改进的多普勒补偿方法以改善非正侧视阵列杂波的非均匀程度。该方法先采用DW处理,使得各距离的杂波谱在主波束方向重合,然后在各多普勒通道内使得待补偿单元的空间角频率与待检测单元的空间角频率相同,从而提高杂波的相似程度。仿真结果表明,所提出的方法杂波抑制性能明显好于DW法和ADC法,但运算量与原有算法大体相当,具有工程应用价值。     

共形阵机载雷达杂波非平稳特性及抑制方法研究

分析了共形阵机载雷达的杂波非平稳特性,并结合该特性提出了一种非平稳杂波环境下的Doppler补偿方法.不同于传统的线阵天线,共形阵天线的三维空间结构决定了应在四维频域研究其杂波分布.针对这个特点,对共形阵机载雷达的杂波非平稳特性进行了理论分析,揭示了共形阵杂波非平稳现象的本质机理,并得出在任意摆放姿态下共形阵机载雷达均存在杂波非平稳现象这一结论.在此基础上,提出了在四维频域对主杂波进行联合补偿的空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)方法.经仿真验证,在共形阵机载雷达非平稳杂波环境下,利用本文所提STAP方法的杂波抑制性能显著优于传统的Doppler补偿STAP方法.     

一种机载斜视阵杂波谱补偿的降维STAP方法

在机载斜视阵雷达中,杂波谱对距离有依赖性导致了传统空时二维处理难以抑制杂波.根据杂波的分布特性,提出了一种杂波谱补偿的降维方法.该方法采用导数更新法级联多级维纳滤波器.首先通过导数更新方法对杂波谱进行有效的补偿,消除了杂波谱对距离的依赖性,然后使用多级维纳滤波器对数据进行分解降维处理,避免了矩阵求逆的运算,降低了数据的运算量.理论分析和仿真结果表明,本文方法既可以有效消除杂波谱对距离的依赖性,准确地估计出互相关系数,同时减少了运算量.     

超声血流成像中基于动态域的回归和奇异值分解的杂波抑制方法

针对超声彩色血流成像(CFI)中杂波引起血流速度估计不准确的问题,提出了一种基于动态域的多项式回归和奇异值分解(SVD)的杂波抑制方法--ARS算法.首先,根据回波信号的时域特性和能量强度,采用动态划分法区分出信号所属范围;其次,按照信号的所属范围选取多项式回归法或SVD法动态地去除杂波成分.将所提算法与投影初始化无限脉冲响应(IIR)法、非平稳滤波法、回归滤波法和SVD法等杂波抑制方法进行仿真对比,实验结果表明:所提算法能够较好地抑制组织运动干扰(组织区信号的运动速度几乎为零,且滤波后的杂波血流比约为5.427 dB),估计出的最大血流速度(0.968 m/s)最接近于理论值,血流分布均匀,并能较好地保持血流速度剖面的完整性,得到的血流速度图像真实,质量较高.     

A novel STAP method for the detection of fast air moving targets from high speed platform

Space-time adaptive processing (STAP) is an effective method for detecting moving target in airborne/spaceborne radar.However,the detection of fast air moving targets from high speed platform is challenged by the range walk of both the clutter and moving targets.It is well known that keystone formatting can be used to compensate for the range walk of multiple moving targets simultaneously without using the knowledge of the motion parameters.However,in the presence of serious Doppler ambiguity of fast air moving targets,distribution of the clutter will be affected by the keystone formatting matched to the ambiguity number of targets,and as a result the STAP performance will degrade.In this paper,a novel STAP method is proposed for the detection of fast air moving targets from high speed platform,which can deal with the range walk of both clutter and targets.Effectiveness of the new method is verified via simulation examples.     

Novel parametric optimum processing method for airborne radar

In radar target detection, an optimum processor needs to automatically adapt its weights to the environment change. Conventionally, the optimum weights are obtained by substantial independently and identically distributed (i.i.d.) interference samplings, which is not always realistic in an inhomogeneous clutter background of airborne radar. The lack of i.i.d. samplings will inevitably lead to performance deterioration for optimum processing. In this paper, a novel parametric adaptive processing method is proposed for airborne radar target detection based on the modified Doppler distributed clutter (DDC) model with contribution of clutter's internal motion. It is different from the conventional methods in that the adaptive weights are determined by two parameters of DDC model, i.e., angular center and spread. A low-complexity nonlinear operators approach is also proposed to estimate these parameters. Simulation and performance analysis are also provided to show that the proposed method can remarkably redu