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。      

太赫兹雷达宽带STAP算法研究

太赫兹雷达可以对地面进行高帧率高分辨力成像,是太赫兹技术领域研究热点。针对太赫兹雷达宽带高分辨成像与地面动目标检测一体化实现需求,提出了一种基于宽带空时自适应处理(STAP)的地面运动目标检测算法,首次在机载太赫兹雷达上实现了同时对地高分辨雷达成像监视和多通道地面动目标指示(GMTI)检测。机载太赫兹雷达实测数据验证了算法的有效性。     

一种适用于双通道星载SAR的动目标检测技术

实用的星载SAR/GMTI系统仍处于研制阶段,从工程实现的角度研制一发双收的星载SAR/GMTI处理系统是可行的,仿真结果表明这种体制能够有效抑制地杂波,增强信杂比,从而检测出被地杂波淹没的慢动目标信号,并进行动目标参数估计.运用论文给出的原理和检测方法对机载SAR/GMTI战场侦察雷达试验系统录取的动目标数据进行了实际验证,获得了多帧连续可靠的真实动目标轨迹.     

基于DPCA技术的星载SAR/GMTI处理方法

星载合成孔径雷达的轨道运动以及地球自转、地球曲率等因素使星载SAR/GMTI处理方法与机载不同。该文首先分析了星载SAR三孔径天线信号特性,然后给出并详细分析了基于偏置相位中心天线(DPCA)的机载SAR/GMTI处理方法。在此基础上,给出了一种基于DPCA技术的星载SAR动目标检测、测速及目标定位的实现方法。最后,星载SAR/GMTI计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

机载MIMO雷达空时自适应处理技术研究进展

MIMO雷达作为一种新体制雷达,具有诸多优点和广泛的应用领域,引起了国内外军事界和学术界的极大关注。空时自适应处理(STAP)主要目的为抑制地杂波,进行地面动目标显示(GMTI)。如今,这项技术又被进一步推广到MIMO雷达系统中,MIMO雷达STAP迅速成为国际雷达界的一个研究热点。该文详细阐述了MIMO- STAP的引入及重要意义,对杂波建模、杂波自由度(DOF)分析、降维(秩)处理、有源干扰与杂波的同时抑制、非均匀杂波环境处理等方面主要研究情况进行综述,并对未来MIMO-STAP技术的发展方向进行了展望。      

Keystone变换对空时自适应处理性能的影响分析

机载/星载等高速平台进行高速空中动目标检测时,平台的高速运动会引起杂波走动,目标与平台的高速运动还会导致目标产生严重的距离走动,一般常用keystone变换(keystone formatting)来校正。但由于目标存在严重的速度模糊,keystone变换无法同时校正目标和杂波的距离走动。本文首先研究雷达处于高速平台时keystone变换校正空中动目标距离走动的同时对杂波特性的影响,进而分析其对空时自适应处理(Space-time adaptive processing , STAP)的影响。通过研究指出:当目标不存在多普勒模糊时,keystone变换可同时校正目标和杂波的距离走动,从而为取得良好的STAP性能提供了前提;当目标存在多普勒模糊时,keystone变换校正目标距离走动的同时会使杂波部分产生新的走动分量,最终降低STAP性能。分析结果为如何更好地实现高速平台高速空中动目标检测问题提供了理论参考。      

动目标检测与速度估计仿真研究

介绍了雷达信号处理技术中的脉冲压缩、动目标检测、脉冲多普勒处理和恒虚警检测技术,并对雷达发射波形、目标回波、动目标检测进行了Matlab仿真。对脉冲回波信号进行脉冲压缩与动目标显示得到动目标脉压信号。利用动目标显示和脉冲多普勒处理实现脉压信号的动目标检测,并得到脉冲多普勒数据块。在数据块的距离维上进行恒虚警检测,检测动目标的距离,然后提取对应距离门的多普勒数据,检测动目标的速度。通过仿真建立了雷达信号处理的基本框架,为雷达系统建模及其仿真的深入研究提供了仿真支持。     

分布式小卫星SAR系统地面运动目标检测方法

本文研究了分布式小卫星SAR系统的地面运动目标检测(GMTI)方法,并解决了小天线带来的距离/多普勒模糊,以及超稀疏阵带来的高旁瓣问题.本文方法的主要思想是利用空时自适应处理(STAP)把地面运动目标谱与杂波谱分离开,然后再利用SAR成像处理对分离开的地面运动目标谱进行聚焦.针对超稀疏阵的高旁瓣模糊问题,提出通过导向扫描空时平面来克服盲速影响.     

多子带STAP方法的角度模糊抑制性能分析

在宽带多通道雷达系统中,常采用多子带空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)方法以实现运动目标检测及参数估计。本文对多子带STAP方法在稀疏阵列中的角度模糊抑制性能进行了分析。建立了多子带STAP模型并结合方法的实现过程,首次给出多子带STAP改善因子(Improvement Factor, IF)的解析式,并说明由于不同中心频率IF对应的模糊凹口位置不同,多子带相干叠加能在一定程度上填平模糊凹口,减轻盲速现象。还给出信杂噪比损失(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio Loss,SINRLoss)的解析式,该表达式表明:各子带SINRLoss的峰值位置随中心频率变化,因此在多子带重组后虚假目标的输出弱于真实目标,从而减轻了重复检测现象。由此,多子带STAP方法能在一定程度上抑制天线稀疏放置引起的角度模糊,即减轻盲速和重复检测现象。本文还分析了多子带STAP方法的角度模糊抑制能力和雷达系统相对带宽之间的关系,结果表明:系统的相对带宽越大,多子带STAP方法的角度模糊抑制能力越强。对于理想条件下的四通道系统,若信号的相对带宽大于46.3%,该方法能完全消除角度模糊的影响。生成仿真的四通道超宽带合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)稀疏阵列回波数据,进行运动目标检测和参数估计,从而验证了多子带STAP方法的角度模糊抑制能力。      

一种基于四相编码和优化阵列的MIMO STAP实现方法

多输入多输出（MIMO）雷达多信号间正交性和天线阵列结构影响空时自适应处理(STAP)性能。为了提高多信号间正交性,提出了基于遗传算法优化提高四相编码的自相关峰值并降低互相关峰值方法,保证了多发射信号间良好正交性,基本抑制了盲速影响。针对天线阵列稀疏导致盲速、阵元密布导致天线孔径过小的问题,基于最大连续孔径思想,提出了一种优化阵列结构,在不显著增加天线阵列长度和阵元数目条件下,与四相编码信号结合,实现了动目标检测。仿真实验证明,基于四相编码正交信号和收发阵列设计,MIMO STAP可实现良好动目标检测性能。     

机载视频合成孔径雷达成像技术研究

机载视频合成孔径雷达(ViSAR)工作在太赫兹波段,具有5 Hz以上的无孔径交叠成像帧率。其采用一发四收系统架构,具备合成孔径雷达(SAR)成像、地面动目标检测(GMTI)和干涉合成孔径雷达(InSAR)测高等功能,兼具光学传感器成像速度快以及微波雷达环境与气候适应性好等优势。论文介绍了机载视频合成孔径雷达研究进展,实验表明,其成像分辨率优于0.2 m,合成孔径时间可缩短至0.2 s。利用阴影信息可以对运动目标(如卡车等)进行检测,结合传统的GMTI与InSAR技术,实现对复杂运动目标的成像、跟踪和定位。     

主星带编队小卫星顺轨干涉GMTI及性能分析

该文针对主星带编队小卫星雷达系统,讨论了基于修正的顺轨干涉(ATI)原理进行地面动目标检测方法及其性能。利用小面单元模型仿真了一幅带动目标的地面起伏场景图像,验证了该方法的有效性。综合盲速、最小可检测速度、测速误差等指标,给出了适合执行ATI功能的编队构形部分参数,可为编队小卫星GMTI相对绕飞轨道设计提供一定指导。最后,对CartWheel和Pendulum两种典型系统构形进行了GMTI性能仿真分析。     

三孔径天线DPCA实现星载SAR动目标检测的方法

地杂波抑制是实现星栽合成孔径雷达地面运动目标检测的一个关键问题。本文给出了对DPCA条件下的三孔径天线回波数据，利用类似动目标显示(MTI)雷达中三脉冲对消滤波器的原理来抑制地杂波，从而实现星栽合成孔径雷达(SAR)动目标检测的方法。首先介绍了三脉冲对消器的原理及其频率响应特性，然后在建立星载SAR沿航迹向三孔径天线空间几何模型和机理分析的基础上，推导了对三孔径天线回波用三脉冲对消实现被地面背景杂波淹没的运动目标的检测方法。最后，用计算机仿真结果验证了其有效性。     

多通道SAR-GMTI技术的研究进展

基于合成孔径雷达的多通道运动目标检测系统( SAR-GMTI)可以在对地面静止场景进行高分辨率成像的同时完成强杂波环境下的慢速运动目标检测,在军事和民用领域中具有很高的应用价值。首先,简要介绍了多通道SAR-GMTI系统的基本概念,对比了机载与星载、SAR成像与GMTI的同时与分时处理等不同系统的特点,并系统梳理了国内外研究现状;然后,选取分布式SAR-GMTI系统和基于MIMO的SAR-GMTI系统两个方向进行重点分析;最后,探讨了SAR-GMTI系统的研究重点,并对其发展进行了展望。     

双基SAR在地面运动目标检测中的应用

介绍了一种新的卫星发射、气球(浮空器)接收的BSAR/GMTI系统-星球双基地雷达。BSAR雷达由于发射、接收分置,相对于普通的单基雷达,具有获取信息丰富、作用距离远、安全性高、抗干扰能力强和抗截获性能好等突出优点。将星球双基地系统与单基地系统进行比较,分析了星球双基地系统的模型及其GMTI的能力,并给出了一个基于星球双基地雷达系统的SATP方法,并仿真验证了此方法的有效性。     

Capabilities of Dual-Frequency Millimeter Wave SAR With Monopulse Processing for Ground Moving Target Indication

Ground moving target indication (GMTI) for synthetic aperture radar (SAR) provides information on nonstatic objects in radar imagery of a static ground scene. An efficient approach for GMTI is the use of multichannel SAR systems for a space- and time-variant analysis of moving targets. This allows the indication, correction of position displacement, and estimation of radial velocity components of moving targets in a SAR image. All three steps are possible due to a determinable Doppler frequency shift in the radar signal caused by radial target movement. This paper focuses on the millimeter wave (mmW) SAR system MEMPHIS with multichannel amplitude-comparison monopulse data acquisition and the ability to use carrier frequencies of 35 and 94 GHz simultaneously, making it a dual-frequency SAR. This paper includes mmW-specific SAR GMTI considerations, an adaptive algorithm to collect velocity and position information on moving targets with mmW monopulse radar, and a discussion on GMTI blind speed elimination and target velocity ambiguity resolving by dual-frequency SAR. To determine the capabilities of both, system and algorithm, three large-scale experiments with MEMPHIS in different environments are presented     

基于联合特征空间投影的SAR图像域杂波抑制

杂波抑制是实现地面慢速目标检测(GMTI,Ground Moving Target Indication)的前提条件.本文研究基于高分辨合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)图像在杂波起伏时地面动目标检测问题.利用沿航迹(along-track)多幅SAR图像的相关性,提出一种基于广义特征分解的联合噪声子空间投影杂波相消算法.理论分析和仿真结果表明该算法在一定程度上能够有效抑制杂波内部起伏,并且对SAR图像配准误差具有稳健性.     

Studies of multibaseline spaceborne interferometric syntheticaperture radars

The authors have utilized a set of Seasat synthetic aperture radar (SAR) data that were obtained in nearly repeat ground-track orbits to demonstrate the performance of spaceborne interferometric SAR (INSAR) systems. An assessment of the topography measurement capability is presented. A phase measurement error model is described and compared with the data obtained at various baseline separations and signal-to-noise ratios. Finally, the implications of these results on future spaceborne INSAR design are discussed