一种基于先验信息的机载MIMO雷达发射方向图设计方法

在非均匀杂波背景下,针对旁瓣杂波抑制问题,该文提出一种基于先验信息的机载多输入多输出(MIMO)雷达发射方向图设计方法。该方法利用目标和杂波在空域和多普勒域的2维先验信息,以最大化雷达空时匹配滤波后的输出信杂噪比(SCNR)为准则,建立关于发射信号相关矩阵的优化代价函数,并采用半正定规划(SDP)方法进行求解。仿真表明,在非均匀杂波背景下,采用该文方法优化设计的发射方向图可有效提高空时2维匹配滤波后的输出信杂噪比。     

基于知识辅助的MIMO雷达波形设计方法

该文针对雷达系统受到天线主瓣和副瓣杂波以及强干扰影响时性能下降问题,提出基于距离扩展目标和杂波先验信息的MIMO雷达波形设计方法。首先建立了目标函数,综合考虑了波束主瓣增益、旁瓣杂波抑制能力以及目标输出SCNR的改善性能;然后在优化问题求解中对约束条件进行松弛,使得波形矩阵空域和时域2维解耦合,从而实现空域波束形成和时域波形设计独立优化求解;其次利用L-BFGS算法设计恒模的发射波形矩阵,形成低副瓣的波束方向图和较深的强杂波抑制凹口,并基于目标输出SCNR最大化准则,利用迭代算法分步求解优化的主瓣发射波形和接收滤波器;最后通过电磁仿真的距离扩展目标数据验证所提算法的有效性。     

距离多普勒域多雷达信号融合

传统的单雷达目标检测算法在低信杂噪比(SCNR)场景下,其检测性能较差,对低空微弱目标检测时,由于杂波信号很强,目标回波信号可能在单个雷达的回波中被杂波淹没,导致不能检测到目标。所以,文中提出一种多雷达信号融合算法检测动目标,在距离多普勒域对多个雷达回波信号进行融合,增强目标信杂噪比。最后,通过仿真来验证提出的算法的有效性。     

气象雷达抑制机场宽带杂波方法研究

针对机场区域内气象雷达回波信号中,直升机、螺旋桨飞机等旋转目标产生的杂波难以抑制的问题,文中提出了一种基于快时间维恒虚警处理雷达回波数据的方法。首先,分析了旋转目标产生的杂波和气象雷达回波信号的时频特性;然后,对雷达回波数据进行快慢时间维展开,并对快时间维进行恒虚警率处理,剔除杂波脉冲峰值,得到距离-多普勒域;最后,将距离-多普勒域数据中丢失的部分进行插值计算,比较抑制效果。仿真结果表明:该方法能较好地抑制旋转目标产生的宽带杂波。     

基于发射波束域-三迭代的机载MIMO雷达STAP方法

针对传统机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)中由于发射功率分散而造成的输出信杂噪比(SCNR)下降的问题,该文提出一种基于发射波束域-三迭代的机载MIMO雷达STAP方法。首先建立了发射波束域MIMO雷达STAP的信号模型,并且给出了发射波束加权矩阵的优化设计准则,能够使发射功率聚集于感兴趣的目标空域。然后对发射波束域MIMO雷达的杂噪比(CNR)进行分析,表明其与发射总功率的关系,理论推导显示:相比于全向等功率发射的传统MIMO雷达CNR,发射波束域MIMO雷达CNR减小。同时,为进一步降低发射波束域MIMO-STAP的训练样本数需求与运算复杂度,采用三迭代算法进行权值降维求解。理论分析与仿真实验结果表明:通过相应的三迭代降维处理,发射波束域MIMO-STAP与传统全向等功率发射MIMO-STAP相比能够获取更加优越的输出SCNR性能,且运算量进一步降低。因此,本文提出的发射波束域-三迭代方法具有重要的工程应用价值。     

基于杂波的收发分置MIMO雷达阵列位置误差联合校正方法

针对收发分置多输入多输出(MIMO)雷达发射端和接收端均存在位置误差的问题,该文提出一种基于杂波回波的收发阵列位置误差联合校正方法。该方法以最小化杂波回波数据的重构均方误差为准则,在杂波散射系数l1范数稀疏约束下,利用双迭代与凸优化方法对杂波散射系数和阵列位置误差参数进行联合优化求解,最终完成了对收发阵列位置误差的同时估计与校正。仿真实验表明了所提算法的有效性。     

航管一次雷达抗风电场干扰目标检测方法

 近年来,全球风力发电装机容量呈指数型增长。然而,现有航管一次雷达的动目标检测(Moving Target Detector, MTD)技术无法抑制具有非零频成分的风电场杂波,可能导致目标遮蔽和虚警率上升。针对此问题,该文提出了一种在风电场杂波下航管一次雷达的目标检测方法。该方法在MTD前端设置风电场杂波抑制器。在该抑制器中首先估计雷达回波每个距离单元的谱中心,并把所有距离单元的谱中心移到零频。其次利用类似于对消固定杂波的方法对消目标回波,而具有较宽频谱宽度的风电场杂波经对消后仍有大部分的能量剩余。然后采用恒虚警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)检测确定杂波所在的距离单元,并剔除待检测数据中所有杂波单元,解决了风电场杂波进入非零频多普勒滤波器可能导致当前航管一次雷达MTD检测性能急剧恶化的问题。实验结果表明该方法对风电场杂波强度不敏感,有效地消除了杂波对目标的遮蔽现象并控制了由杂波引起的虚警率上升。     

基于联合稀疏恢复的宽带雷达动目标检测方法

针对宽带雷达目标回波存在越距离单元走动的问题,该文提出一种基于联合稀疏恢复的宽带雷达动目标检测方法。该方法先在频域对回波数据进行预白化处理,抑制杂波;然后在频率-慢时间域推导出目标信号的联合行稀疏表示,并通过联合稀疏恢复算法得到目标的频域估计;最后通过逆傅里叶变换得到目标的时域估计。仿真结果验证了该方法的有效性。     

极化雷达输出信杂噪比优化算法研究

通过优化发射波形,可降低各种干扰和噪声对雷达场景信息的影响,从而提高雷达性能,以极化雷达为研究对象,在给定目标特性矩阵Ｔ(θ)、杂波参数和系统噪声υ条件下,采用最大化滤波器输出信杂噪比(Signal Clutter plus Noise Ratio, SCNR)为目标函数,通过优化设计发射波形与接收滤波器?实现了一种迭代优化方法。实验表明,相比现有的Pillai方法,该算法确保了极化雷达最大化输出SCNR的单调收敛性,提高了雷达的输出信杂噪比。     

利用时域二维数据幅度加权的目标信号增强方法北大核心CSCD

穿墙雷达回波成分复杂,往往同时存在着目标信号、噪声、杂波、RFI干扰等各种成分。针对回波中目标信号与其他信号的分布特点,提出一种利用时域二维数据进行幅度加权的目标信号增强方法并给出两种具体实现算法。该方法基于十字型滑动窗口处理思想,利用每组滑窗对应的快、慢时间域二维数据计算加权系数,并对快、慢时间域交叠处的回波数据进行幅度加权处理,通过对全部回波数据的滑窗加权遍历,提高目标信噪比和信杂比。理论分析和仿真结果表明,当快时间域和慢时间域上的回波信号与杂波、噪声功率比之和高于0dB时,所提方法仅需一到两次加权处理即可有效增强目标信号。将新方法应用于穿墙雷达实测数据中,有效抑制了近距离处耦合干扰剩余的不利影响,增强了目标信号幅度,有利于后续目标检测及特征提取。     

线性调频航管雷达风电场杂波背景下目标检测

传统动目标检测(Moving Target Detector, MTD)技术无法抑制具有频谱展宽特性的风电场杂波,可能导致目标检测概率下降和虚警率上升等问题。针对此问题,提出了一种线性调频航管雷达风电场杂波背景下的目标检测方法。该方法先进行风电场杂波抑制,再对杂波抑制后的数据基于MTD进行飞机目标检测。文中给出的风电场杂波抑制方法中,首先将传统谱中心补偿的风电场杂波抑制方法应用到线性调频体制雷达,针对此时存在的旁瓣抑制后的主瓣展宽问题,利用雷达参数信息优化恒虚警率(Constant False-Alarm Rate, CFAR)检测方法,再根据目标与杂波相对位置不同采用不同的方法抑制杂波。对于目标与杂波扩展主瓣在不同距离单元时,基于谱中心补偿及基于雷达参数的CFAR检测方法来检测并抑制风电场杂波;对于目标与杂波扩展主瓣在相同距离单元的情况,基于匹配追踪（Matching Pursuit,MP）算法抑制风电场杂波。仿真数据与实测数据实验结果表明该方法在保证有效检测目标的前提下能降低风电场杂波引起的虚警率。      

非高斯相关杂波背景下雷达目标检测方法研究

在非高斯相关杂波背景下,基于MTD(Moving Target Detection)的雷达目标检测性能严重下降。针对该问题,根据Alpha稳定分布杂波模型、分数低阶统计量理论,以输出信杂比最大为准则,提出了一种适用于非高斯相关杂波背景的雷达目标检测方法。该方法通过分解信号分数低阶协方差矩阵,计算等效杂波分数低阶协方差矩阵特征向量,得到最佳滤波器系数。通过仿真和实测数据,对所提出方法的检测性能进行了验证,并且与基于MTD的检测方法进行了比较,结果表明,在非高斯相关杂波背景下,所提方法的检测性能明显优于传统的MTD。      

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法。首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题。仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求。     

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法.首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题.仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求.     

航管一次雷达精细化点迹处理设计与实现

针对复杂多变的空间环境,提出了一种基于航管一次雷达体制下精细化点迹处理算法的设计方法。该点迹处理算法主要完成一次雷达的初始回波处理、点迹凝聚处理和点迹滤波处理。提取经过脉冲压缩、MTD滤波、恒虚警检测(CFAR)后的回波有效数据参数,形成一次点迹数据送给终端显示,同时剔除由干扰回波、固定回波、慢动回波和低质量等级回波等引起的其他回波数据参数。该算法中的一些关键技术在航管一次雷达中的应用效果证明了其在雷达系统工程中的有效性。     

双基地MIMO雷达杂波建模与分析

双基地多输入多输出(MIMO)雷达发射正交波形,不同地面杂波单元的回波信号形式存在明显差异,传统的杂波建模方法已不再适用。文中提出一种双基地MIMO雷达杂波建模方法,将地面划分为满足发射角度分辨率、接收角度分辨率、距离分辨率三重约束的杂波散射单元,并计算各单元的杂波回波信号,然后将各单元回波信号采用矢量相加求得总的杂波视频信号。最后通过对传统雷达杂波建模与本文建模方法的仿真与分析,增强了对双基地MIMO雷达杂波谱结构的认识,有助于开展对双基地MIMO雷达杂波抑制的研究。     

快慢时间域联合处理抑制频谱弥散干扰

现有频谱弥散干扰(SMSP)抑制算法以一个长度为雷达发射信号的受干扰回波为处理对象,未涉及相参处理间隔内整体回波。针对此问题,该文以自卫式干扰条件下线性调频(LFM)相参体制雷达抗SMSP干扰为背景,提出快慢时间域联合处理抑制SMSP干扰算法。分析了SMSP干扰时频特征和对相参雷达的干扰特性,在此基础上,设计了慢时间微分熵估计干扰位置,相关系数最大准则估计干扰参数,双正交傅里叶变换快时间分段重构干扰信号和干扰对消的抑制流程。仿真结果表明,所提算法模型与雷达处理流程切合度高,对比分析进一步验证算法效能。     

基于TBD技术的高频雷达舰船目标检测

针对强海杂波背景下高频雷达的舰船目标检测问题,提出了基于检测前跟踪(TBD, track before detect)技术的检测方法.该方法先在多普勒域对回波数据进行杂波抑制和低门限CFAR(constant false alarm rate)预处理以降低虚警率和计算复杂度,再采用动态规划TBD算法进行检测和跟踪以提高检测性能.蒙特卡洛仿真结果和回波数据验证表明该方法可提高对一阶海杂波附近舰船目标的检测能力,工程实用性强.     

频率分集MIMO雷达信号优化设计

针对集中式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达扩展目标检测识别问题,提出将多频阵列(multiple frequency array, MFA)应用到集中式MIMO雷达中来实现频率分集,增加自由度,在频域基于互信息量(mutual information, MI)优化不同频带天线上的功率分配以设计信号,针对目标依据雷达功率分配情况施放干扰以避免检测识别的情况,雷达在杂波及干扰环境下再次优化信号功率分配,实现雷达认知功能。仿真结果证明,优化信号可综合噪声、杂波及干扰统计特性重新调整功率分配,可提高目标频域响应和目标回波间互信息量,为改善目标检测识别性能奠定基础。      

改善MIMO-STAP检测性能的收发空时资源配置方法

针对机载多输入多输出(Multiple-In Multiple-Out,MIMO)雷达资源受限,从而导致目标检测性能下降的问题,提出一种改善基于MIMO雷达的空时自适应处理(Space Time Adaptive Processing,STAP)检测性能的收发空时资源配置(Transceiver Space-Time Resource Allocation,TST-RA)方法 .所提方法利用所构建包含待配置收发空时资源的MIMO-STAP模型,基于最大化输出信杂噪比(Signal-Clutter-Noise Ratio,SCNR)准则,构造收发阵元、发射脉冲、基带波形以及接收权值联合设计问题.为求解所得复杂非线性联合优化问题,基于交替迭代策略将其分解为相互独立的子问题,而后利用如下方法高效求解各子问题：基于逐次凸逼近(Sequential Convex Approximations,SCA)方法选择最优天线脉冲子集,基于半正定规划(SemiDefinite Program,SDP)及随机化方法优化发射波形,基于最小方差无畸变响应(Minimum Variance Distortionl...