极化空时自适应匹配滤波检测器

针对极化空时自适应处理时目标极化状态和杂波协方差矩阵未知等实际瓶颈问题,提出了一种适应于机载极化阵列雷达的极化空时自适应匹配滤波(PST-AMF)检测算法.该检测算法先利用回波数据估计目标的极化状态,然后再将估值代入似然比得到了新的检验统计量,进一步推导了检测器虚警概率和检测概率的解析表达式,从理论上证明了该检测方法具备恒虚警(CFAR)特性.该检测器计算量比极化空时广义似然比检测器(PST-GLRT)少,易于工程实现.最后,仿真验证了在检测慢速运动目标时,其性能优于单个通道的空时自适应匹配滤波检测器(ST-AMF),具备较强的稳健性.     

利用发射角度的双基地MIMO 雷达杂波抑制方法

双基地雷达中引入多输入多输出(MIMO)技术,可以从接收数据中获取双基地雷达发射角度信息。这一新增的角度信息用于空时自适应处理,获得发射空间-接收空间和多普勒3 维杂波谱。该文旨在对双基地MIMO 雷达空时自适应处理抑制杂波方法进行综述。首先介绍了双基地MIMO 雷达信号模型,然后介绍了几种正侧视双基地MIMO 雷达空时3 维自适应处理方法(3D-STAP),包括3 维线性最小方差(3D-LCMV)方法、3 维辅助通道方法、3维局域化联合处理以及3 维投影的空时3 维降维杂波抑制方法,仿真分析表明这些降维方法能够有效提高小样本条件下的双基地MIMO 雷达距离依赖杂波抑制性能。最后,对双基地MIMO 雷达空时自适应处理研究做了总结和展望。      

一种基于Deramp处理的空时自适应处理方法

在多通道合成孔径雷达动目标检测(SAR-GMTI)系统中,直接利用传统的后多普勒空时自适应处理(PD-STAP)技术进行杂波抑制会导致3个问题。第一,由于动目标径向速度引起的多普勒偏移会导致动目标出现谱卷绕,直接利用匹配滤波的方法对动目标聚焦会出现虚假目标。第二,在信号下采样的情况下,动目标聚焦位置会出现脉冲重复频率(PRF)的偏差,从而导致一个动目标可能出现在多个位置,使得动目标检测变得复杂。第三,利用传统的PD-STAP技术进行杂波抑制会导致很大的计算复杂性。基于此,该文提出一种基于Deramp处理的空时自适应处理方法进行杂波抑制处理,可以有效解决上述问题。该文最后通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于稀疏贝叶斯学习的机载双基雷达杂波抑制

机载双基雷达杂波与构型有关且具有严重的距离依赖性,因此杂波脊复杂多变,独立同分布(IID)的样本很少。传统的空时自适应处理(STAP)方法受独立同分布样本数的限制,对机载双基雷达杂波的抑制性能有限。基于机载雷达杂波在角度-多普勒域分布的稀疏特性和稀疏贝叶斯学习(SBL)在稀疏信号重建方面的优势,该文将SBL算法应用于较为复杂的机载双基雷达双动模式下杂波抑制,该方法可以用少量训练单元杂波估计待测距离单元的杂波协方差矩阵(CCM),然后进行空时自适应处理;同时,该算法不需要样本独立同分布,在双基双动模式下对杂波的抑制性能较好,仿真结果验证了算法的有效性。     

基于空时导向约束的天基雷达离散旁瓣杂波判别方法

由于天基雷达覆盖范围广,大量强离散杂波(小型岛礁、陆地铁塔等)会从天线旁瓣进入雷达系统,其多普勒特征与目标相同,极易造成虚警。针对以上问题,该文提出基于空时导向约束的天基雷达离散旁瓣杂波判别方法,该方法首先选取空时自适应处理(STAP)杂波抑制后检测到的潜在“目标”(包含真实目标与离散旁瓣杂波)距离多普勒单元及其附近单元;然后根据杂波多普勒频率与空间角度的耦合关系获得各杂波单元对应的空时导向矢量;最后利用获得新的导向矢量构成的滤波器再次对“目标”距离多普勒单元及其附近单元进行滤波处理,此时真实目标信杂噪比会大幅度降低,而离散旁瓣杂波信杂噪比变化不大,从而实现离散旁瓣杂波的判别。理论分析及机载实测数据处理证明该方法具有良好的稳健性和可靠性。     

高频地波雷达空时自适应目标检测

针对高频地波雷达接收到的海杂波数据在落入Bragg峰区域时目标会被海杂波所遮盖的特点,通过对海杂波的空时耦合特性的分析,将空时自适应信号处理运用到超视距雷达中,提出抑制海杂波的同时检测被海杂波所遮盖的舰船的新方法.实测数据的处理结果证明了所提出利用空时自适应处理抑制海杂波的有效性和实用性.     

机载MIMO雷达空时杂波块对消器

针对机载MIMO雷达杂波空时耦合的特性,提出了一种应用于机载MIMO雷达的空时杂波块对消器。利用MIMO雷达接收杂波的多普勒相位和空域接收相位之间的关系,设计系数矩阵来对消杂波,后续级联空时自适应处理方法能进一步抑制杂波和提高动目标检测性能。仿真实验表明,该杂波块对消器能对正侧视和非正侧视机载MIMO雷达均有较好的杂波抑制能力,从而进一步提高了后续空时自适应处理算法的动目标检测性能。     

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。      

一种基于双通道DPCA 的SAR-GMTI 杂波抑制方法

偏置相位中心天线技术(DPCA)作为空时自适应信号处理(STAP)技术的特殊形式,在合成孔径雷达地面动目标指示(SAR-GMTI)领域得到了广泛的应用。杂波抑制的能力直接决定了GMTI 的性能,传统的复图像域DPCA 技术对于地杂波抑制能力有限,特别是广泛分布着强散射静止地物的城市区域。该文利用干涉相位对DPCA幅度进行非线性加权,提出了一种加权DPCA 杂波抑制方法,该方法降低了通道间残差相位对DPCA 杂波抑制的影响。实验结果表明:该文方法在杂波抑制能力上优于传统DPCA 方法。      

恒虚警检测在DSP芯片上的实现

强杂波背景中的雷达目标恒虚警检测是雷达信号处理的重要组成部分。随着大规模集成电路，特别是高性能数字信号处理器的出现和数字信号处理技术在雷达信号处理中的广泛应用，如何在高性能数字信号处理器上高效地实现雷达信号处理算法成为雷达工程师需要着重研究的课题。首先介绍了数字信号处理芯片，ADSP21160的主要特点，然后讨论了瑞利分布杂波背景中雷达目标恒虚警检测的原理，最后着重阐述了基于数字信号处理芯片ADSP21160实现杂波背景中雷达目标恒虚警检测的方法和仿真实验结果。     

Systolic architectures for radar CFAR detectors

The authors discuss several advances in the evolution of radar CFAR (constant false alarm rate) detectors, from the classical mean-level detector to more recent designs using order statistics, or sorted data values. These algorithms can be implemented by modifying the existing running window order statistic filtering techniques used in signal/image processing. Although the signal processing theory of CFAR detection is well advanced, practical applications lag because of the high throughput required in radar. This intensive computational requirement is unlikely to be met by further advances in VLSI technology alone; it must result from parallel processing techniques. Systolic array architectures are proposed for several important CFAR detectors. Techniques for improving the processor utilization efficiency of the proposed array architectures are also discussed     

A New Formula to Predict the Exact Detection Probability of a Generalized Order Statistics CFAR Detector for a Correlated Rayleigh Target

In this paper we present a new formula which can predict the exact detection probability of a generalized order statistics (GOS) constant false alarm rate (CFAR) detector for a partially correlated Rayleigh target model (0 < ρ < 1) in a closed form, where ρ is the correlation coefficient between returned pulses. By simply substituting a set of specific coefficient into the derived formula, one can obtain the detection probability of any kind of CFAR detector. Detectors may include the order statistics CFAR detector, the censored mean level detector, and the trimmed mean CFAR detector, but are not necessarily restricted to them. The numerical result for the first order Markov correlation model as applied to some of the detectors shows that as p increases from zero to one, higher signal-to-noise ratio is required to achieve the same detection probability.     

基于子带矩阵CFAR的海面慢速小目标检测算法

对于K分布海杂波环境下的目标检测,基于信息几何理论的矩阵CFAR检测器是一种有效的目标检测方法。但矩阵CFAR方法计算复杂度高且当目标多普勒频率严重偏离杂波频谱中心时,其检测性能不如自适应归一化匹配滤波器(ANMF)方法,影响其实际应用。为此,该文以滤波器组对接收信号进行滤波处理,提出一种基于滤波器组子带分解最大特征值的矩阵CFAR检测方法(FD-MEMD),通过双杂波抑制来解决目标多普勒频率偏离杂波频谱中心时矩阵CFAR方法失效的难题。最后,仿真实验验证了所提FD-MEMD具有较好的检测性能。     

双基STAP雷达杂波非平稳特性消除的新方法

在单基侧视机载或星载雷达系统中,空时自适应处理是一种成熟可行的慢速移动目标检测方法。在双基雷达系统中,由于杂波的非平稳特性,空时自适应处理无法获得理想的性能。为了揭示双基雷达杂波的非平稳特性,文中推导出了方位-多普勒曲线,研究了一种基于AD曲线配准的杂波非平稳特性的消除方法,给出了此种方法的处理步骤和性能分析。通过仿真发现,该方法处理算法不太复杂且性能优良。     

Robust Centralized CFAR Detection for Multistatic Sonar Systems

This paper proposes a novel centralized Constant false alarm ratio (CFAR) detector for multistatic sonar systems. The detector employs the idea of Variability index (VI) CFAR detection, to adaptively select the matched detection algorithm in diversified undersea environments. All the echo data from mutistatic sonar receivers are transmitted into the centralized fusion center. Firstly, the background statistics of reference cells from different nodes are analyzed. Then choose one appropriate centralized detection algorithm according to the background statistics, which refers to the centralized Cell averaging CFAR (CA-CFAR), greatest of CFAR, order statistic CFAR detection algorithms. The performance of the proposed detector is analyzed by computer simulation and measured sonar data. The results show that, compared to the centralized CA-CFAR detector, the introduced centralized detector achieves a better robustness in multiply heterogeneous undersea environments.     

基于压缩感知的步进频雷达目标检测算法

为了解决压缩感知步进频雷达在低信噪比下的目标检测问题,结合传统雷达的恒虚警检测和压缩感知雷达重构思想,建立基于压缩感知的步进频雷达的目标检测模型,利用复近似消息传递消息的特性,提出了一种基于多脉冲的重构算法,并结合恒虚警检测实现了低信噪比下的压缩感知步进频雷达目标检测。仿真结果表明：文中所提的方法提高了检测概率,改善了目标检测性能。     

基于通道选择技术的统计MIMO雷达CFAR检测器

研究了基于通道选择技术的统计多输入多输出(MIMO)雷达恒虚警(CFAR)检测问题,提出了基于顺序统计量(Or-der Statistic,OS)的通道选择技术及其两种CFAR检测方法。第一种是在事先估计或先验已知有效通道数量me的前提下,非相参积累me个最大的局部检测统计量形成最终的检测统计量,即OS-GLRT检测器。第二种则是采用或规则,对各种有效通道数量假设条件下得出的OS-GLRT检测器的判决结果进行融合,从而克服了OS-GLRT检测器对有效通道数量估计值比较敏感的问题。所得到的MOS-GLRT检测算法无需估计有效通道数量,且在各种输出信噪比分布模型下都具有良好的检测性能。     

Detecting landmines with ground-penetrating radar using feature-based rules, order statistics, and adaptive whitening

An approach to detecting landmines using ground-penetrating radar (GPR) based on feature-based rules, order statistics, and adaptive whitening (FROSAW) is described. FROSAW relies on independent adaptation of whitening statistics in different depths and combining feature-based methods with anomaly detection using rules. Constant false alarm rate (CFAR) detectors are used for anomaly detection on the depth-dependent adaptively whitened data. A single CFAR confidence measure is computed via a function of order statistics. Anomalies are detected at locations with high CFAR confidence. Depth-dependent features are computed on regions containing anomalies. Rules based on the features are used to reject alarms that do not exhibit mine-like properties. The utility of combining the CFAR and feature-based methods is evaluated. The algorithms and analysis are applied to data acquired from tens of thousands of square meters from several outdoor test sites with a state-of-the-art array of GPR sensors.     

雷达杂波环境恒虚警率处理的实现

恒虚警率检测器是雷达信号处理机中的重要组成部分.对雷达自动检测和恒虚警率处理方法进行了综述,讨论了瑞利分布杂波背景中雷达目标恒虚警检测的原理,阐述了实现杂波背景中雷达目标恒虚警检测的方法.