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。     

基于原子范数的无网格稀疏恢复非正侧视阵空时自适应处理算法

基于杂波谱稀疏恢复的空时自适应处理(STAP)方法可以显著降低对杂波样本数的要求,十分适合缺少样本情况下的机载雷达杂波抑制。然而,现有稀疏恢复STAP方法利用离散化空时导向矢量字典进行重构,在非正侧视阵情况下,由于杂波脊不在字典网格点上,字典失配问题严重影响杂波抑制性能。针对上述问题,该文提出了一种基于原子范数的无网格稀疏恢复空时自适应处理方法(ANM-STAP),利用低秩矩阵恢复理论实现连续空时平面的稀疏恢复,克服了稀疏恢复中的字典失配问题,获得了非正侧视阵情况下的高分辨率杂波空时谱,有效提高了STAP杂波抑制性能。Monte Carlo实验证明,该文方法STAP处理性能在非正侧视阵情况下优于已有字典离散化处理的稀疏恢复STAP方法。     

基于原子范数的无网格稀疏恢复非正侧视阵空时自适应处理算法

基于杂波谱稀疏恢复的空时自适应处理(STAP)方法可以显著降低对杂波样本数的要求,十分适合缺少样本情况下的机载雷达杂波抑制.然而,现有稀疏恢复STAP方法利用离散化空时导向矢量字典进行重构,在非正侧视阵情况下,由于杂波脊不在字典网格点上,字典失配问题严重影响杂波抑制性能.针对上述问题,该文提出了一种基于原子范数的无网格稀疏恢复空时自适应处理方法(ANM-STAP),利用低秩矩阵恢复理论实现连续空时平面的稀疏恢复,克服了稀疏恢复中的字典失配问题,获得了非正侧视阵情况下的高分辨率杂波空时谱,有效提高了STAP杂波抑制性能.Monte Carlo实验证明,该文方法STAP处理性能在非正侧视阵情况下优于已有字典离散化处理的稀疏恢复STAP方法.     

基于稀疏重构的机载雷达KA-STAP杂波抑制算法

机载雷达非均匀杂波环境下的空时自适应处理（STAP）算法会因杂波协方差矩阵估计不准导致其杂波抑制性能下降。传统知识辅助 STAP (KA-STAP)算法性能依赖于先验知识的准确程度以及配准精度,先验信息的失配可能会导致算法性能恶化。本文提出一种基于稀疏恢复技术构造杂波加噪声协方差矩阵的KA-STAP算法。该算法不依赖于先验信息,首先利用稀疏贝叶斯学习技术通过少量回波样本估计出稳健的辅助协方差矩阵,然后结合采样协方差矩阵进行空时处理。在小样本非均匀杂波场景下,该算法的输出性能优于传统KA-STAP算法。仿真结果表明了本文方法的有效性。     

改进的机载非正侧视阵STAP样本选择策略

机载非正侧视阵的杂波是距离依赖的,使用对称或分段样本选择策略估计的协方差矩阵误差较大,为此提出了一种分段非对称的样本选择策略。针对非正侧视阵距离模糊杂波的分布特性,把数据按距离依赖的程度分段,在距离依赖严重的分段内进行非对称样本选择,在距离依赖较弱的分段,仅计算一次权值。该样本选择策略的在性能和计算量两方面都有所改善。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于环境动态感知的空时自适应处理

在非均匀环境中,缺乏独立同分布的训练样本会使空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)算法性能严重下降。针对这个问题,该文提出一种基于环境动态感知的空时自适应处理方法。该方法首先通过发射一组正交信号感知观测场景获取杂波信息;然后利用杂波信息结合平台参数及系统参数预测未来一段时间内杂波的协方差矩阵;最后将预测的协方差矩阵与样本协方差矩阵进行组合以构造空时滤波器。仿真结果表明,与传统的知识辅助类STAP算法相比,该方法在缺乏准确先验知识的情况下依然可以有效地抑制非均匀环境中的杂波。     

低重频数据辅助的近程杂波抑制方法

针对机载非正侧视雷达的距离非平稳杂渡抑制问题,提出了一种低重频数据辅助的俯仰预滤波方法,用于滤除距离非平稳的近程杂波.该方法在无俯仰主瓣杂波信号的低重频数据域选取训练样本,并采用自适应俯仰空间频率补偿技术估计协方差矩阵,能够得到较理想的俯仰自适应方向图.推导了近程杂波俯仰维杂波秩的计算公式,为近程杂波抑制提供了理论支撑.在滤除距离非平稳的近程杂波后,能为方位-多普勒空时自适应处理器提供距离平稳的训练样本,使其性能明显改善.仿真实验验证了该方法的有效性.     

距离模糊的机载非正侧面阵雷达杂波谱补偿新方法

机载非正侧面阵雷达地面近程杂波分布具有距离依赖性,使得杂波多普勒在空时平面上分布展宽;当存在距离模糊时,近程杂波和远程杂波混在一起,现有的补偿方法在对近程杂波进行补偿的同时,使得远程杂波的空时分布也发生改变,这严重影响空时自适应处理(STAP)的性能.针对该问题,本文提出了一种基于RBC方法的距离模糊杂波补偿方法,该方...     

基于多帧观测联合感知的空时自适应处理

在机载雷达体制中,空时自适应处理STAP(Space-Time Adaptive Processing)可有效抑制杂波并显著提高雷达对慢动目标的检测性能.但是在非均匀环境中,缺乏独立同分布的训练样本会使STAP性能严重下降.针对这个问题,本文提出一种基于多帧观测联合感知的空时自适应处理方法.该方法交替发射正交信号和普通的相控阵信号.检测前,通过当前及先前的环境回波感知观测场景获取杂波信息;检测时,先利用杂波信息结合平台参数及系统参数估计杂波协方差矩阵,再将估计的协方差矩阵与样本协方差矩阵进行组合以构造空时滤波器,抑制杂波,提高输出信杂比.仿真结果表明,与现有的知识辅助类STAP算法和降维算法相比,该方法在缺乏准确先验知识的情况下,可以有效地抑制非均匀杂波.     

基于特征空间自适应波束形成的近程杂波抑制算法

针对非正侧视阵在俯仰向抑制近程杂波时算法效果不佳的问题,文中提出了一种基于特征空间自适应波束形成的近程杂波抑制算法。该算法对俯仰空域协方差矩阵进行特征分解,分离出近程杂波的支撑特征向量,并将其作为约束进行自适应波束形成。该算法对阵元误差具有鲁棒性,并克服了一般自适应滤波难以实现方向图保形的缺点。仿真结果证明了该算法的有效性。     

Range dependent clutter rejection using range-recursive space-time adaptive processing (STAP) algorithms

We here address the issue of ground clutter rejection for the detection of slowly moving targets in a non-side looking (NSL) array configuration airborne radar. The optimum space-time adaptive processing (STAP) filter needs the knowledge of the inverse of the space-time covariance matrix. In practice, it is unknown and has to be estimated. The most popular approximated method is the sample matrix inversion (SMI) method which consists in inverting the covariance matrix estimated by an average of the sample matrix over the secondary range cells. This estimator is unbiased in case of i.i.d. data. In an NSL configuration, the clutter power spectrum is range dependent and the data are consequently not i.i.d. We here present a solution to mitigate this range dependency of the data: the range recursive subspace-based algorithms. They are used in two architectures: a fully and a partially adaptive ones. Then a new range-recursive algorithm using Taylor series expansion is investigated. The performance of these algorithms are compared with that of the conventional STAP algorithms in term of SINR loss.     

A new method to compensate clutter range dependence for forward looking airborne radars

The clutter direction-Doppler curves are not aligned on the near range bins for forward looking airborne radar. As a result, the performance of clutter suppression by Space-Time Adaptive Processing (STAP) degrades greatly because of the clutter range dependence. To deal with this problem, a new compensated method is proposed in this paper. The method rebuilds the clutter covariance matrix based on spatial high resolution Minimum Variance Distortionless Response (MVDR) spectrum, and then finds a matrix to transform the covariance matrix of short-range gate to the referred far-range gate. The method can compensate the clutter range dependence well. The simulation results show validity of the method.     

知识辅助的APR非均匀样本检测方法

针对空时自适应处理(STAP)中样本协方差矩阵受强干扰目标污染时检测性能下降的问题,提出了一种知识辅助的自适应功率剩余(KA-APR)非均匀样本检测方法。该方法将杂波先验知识与自适应功率剩余非均匀检测器(APR NHD)相结合,对训练样本进行有效选择。仿真结果表明,相对于传统的APR 方法,KA-APR 方法能更有效剔除存在强干扰目标的样本,提高训练样本被强干扰目标污染时空时自适应处理的检测性能。     

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。      

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.     

知识辅助机载雷达杂波抑制方法研究进展

现有研究表明,有效利用先验知识可以较好地解决机载雷达自适应信号处理中的非均匀杂波问题.分析了当前知识辅助机载雷达杂波抑制方法研究的基本情况,从外信息源数据与雷达观测数据的关联、智能样本选取与滤波器选择两个方面分析了间接利用先验知识方法的研究进展,从先验协方差估计、预白化类空时自适应处理(STAP)算法以及贝叶斯滤波STAP算法三个方面分析了直接利用先验知识的方法的研究进展,分析了基于先验知识的CFAR处理方法以及高逼真度杂波建模与仿真的研究进展.建立在对现有研究分析的基础上,从对更多信息源的使用和更有效融合先验知识的STAP方法两个方面提出了一些值得进一步深入研究的问题.     

机载双基STAP非线性时变加权技术的研究

针对机栽双基地雷达杂波的距离相关特性,提出一种新的基于非线性时变加权(NL-TVW)技术的空时自适应处理(STAP)方法用于抑制双基杂波.该方法考虑了双基杂波角度一多普勒频率特性随距离变化的非线性因素,可有效抑制来自远、中及近距离场景中的杂波回波.此外,NL-TVW方法是与数据相关的,可自适应地补偿双基杂波的距离非平稳性而无需了解有关雷达平台或场景的先验知识.仿真结果表明:在不同双基距离的场景下,非线性时变加权法比基于线性时变加权的STAP方法和无任何补偿措施的双基STAP方法有更优的杂波抑制性能.     

基于CMT技术的非正侧面阵机载雷达杂波抑制方法研究

非正侧面阵机载雷达杂波谱与正侧面阵机载雷达杂波谱的主要区别在于它的杂波二维谱图随距离的变化而变化,杂波自由度相对增加,造成常规的统计型STAP杂波抑制方法不再适用.本文通过对非正侧面阵机载相控阵雷达杂波的分布进行详细的分析和研究,提出了一种基于CMT技术的非正侧面阵机载相控阵雷达杂波抑制方法.仿真结果表明了本文方法的有效性.