天基雷达空时二维杂波建模与仿真

讨论了天基雷达空时二维杂波的建模和仿真方法,给出了空时杂波回波仿真公式并讨论了杂波单元的划分、径向速度和地面位置的计算等.仿真结果表明天基雷达杂波的严重距离模糊以及由地球自转引起的非平稳性会使得空时自适应处理的性能下降;最后指出了天基雷达杂波抑制对空时自适应处理的要求.     

一种天基雷达等距离环杂波仿真方法

针对天基雷达相比机载雷达高度更高,在杂波仿真时不能按照平面模型假设,并且地球自转带来的影响不能忽略的特点,文中考虑了地球球体模型、地球自转的影响,提出一种可以计算出等距离杂波环的经纬度的方法,适用于仿真任意轨道的天基雷达等距离杂波环的回波。首先,通过投影与坐标变换的方法计算出等距离杂波环在地球惯性坐标系下的坐标;然后,考虑地球自转,计算出杂波点的多普勒频率;最后,根据雷达发射功率、天线方向图、系统损耗等雷达参数计算出杂波点的幅度,从而得到杂波的回波。仿真实验验证了该方法的有效性。     

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。      

双基地机载预警雷达空时二维杂波建模及杂波特性分析

本文建立了双基地机载预警雷达空时二维杂波模型,其中考虑了双基地雷达的几何配置、雷达的系统参数、各种误差及距离模糊等实际因素对杂波谱的影响.基于该模型分析了杂波特性,并计算了杂波的空时二维似然谱,结果表明所建杂波模型是合理的.该模型是研究双基地机载预警雷达杂波抑制与空时自适应处理技术的基础.     

机翼可变阵列雷达的空时杂波建模与分析

针对可变飞行器阵列雷达空时自适应处理应用场景,本文设计了三维机翼可变阵列雷达模型,通过阵列结构参数的变化实现阵列横向长度变化、阵列纵向宽度变化、阵列曲面高度变化三种变形方式,利用阵元空间位置矢量与阵列结构变化参数集的关系建立阵列的空时杂波信号模型,推导了机翼变形阵列的空域导向矢量和杂波协方差矩阵,通过矩阵块嵌套的理论证明了它的非Toeplitz结构特性。通过对多普勒域和空频域之间相关性的分析,揭示了需要在四维空间中表征机翼可变阵列雷达空时杂波分布的本质机理。仿真结果表明,机翼可变阵列雷达的空时杂波具有非平稳特性,阵列变形可以有效改变杂波自由度和杂波相关性,这为基于三维机翼阵列结构优化的杂波抑制方法研究提供了理论依据。     

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STAP杂波抑制的天基雷达PRF设计

提出了一种基于空时二维自适应处理(STAP)杂波抑制技术的天基雷达脉冲重复频率(PRF)设计方法。该方法首先通过几何建模对主杂波缺口宽度进行估算、确定适用于整个搜索空域的脉冲宽度参数,然后通过杂波仿真获得最优STAP处理的最小可检测速度(MDV)指标、并用经典M/N中等PRF选择法设计一组PRF波形,最后画出距离-速度盲区图进行验证。文中推导了公式,用设计实例验证了该方法的有效性。仿真表明,在PRF设计中采用未补偿的主杂波缺口宽度参数在工程实际中可以获得更好的距离-速度覆盖性能。     

天基雷达空时二维杂波建模与STAP性能分析

提出了一种基于天基雷达运动几何模型的空时二维杂波的建模方法。该模型考虑了地球自转的影响以及天基雷达杂波的距离和多普勒模糊特征,克服了传统一维杂波建模方法难以描述天基雷达空时二维特征的缺陷,而且该建模方法运算量低,适于对天基雷达大范围杂波进行快速模拟。同时,利用该模型得到了仿真杂波数据,研究了地球自转和杂波的距离多普勒模糊对空时二维自适应处理的动目标检测性能的影响,仿真和处理结果验证了杂波模型的正确性。     

天基预警雷达低自由度STAP方法研究

受卫星高速运动和地球自转影响,天基预警雷达杂波在俯仰-方位-多普勒三维空间呈紧耦合特性,极大降低了传统空时自适应处理(STAP)方法的慢速运动目标检测性能。采用方位-俯仰-多普勒三维STAP可实现天基预警雷达杂波解耦,但与非正侧机载预警雷达杂波的三维松耦合情况不同,该应用需要较大系统自由度才能实现次最优杂波抑制性能,所带来的巨大运算负担和均匀样本需求使其难以应用于实际。针对上述问题,该文首先构建了天基预警雷达平面阵回波空时信号模型;然后详细分析了其杂波在方位-俯仰-多普勒三维空间的紧耦合特性;最后提出了基于级联处理的低自由度三维STAP方法,利用空域加权子阵合成预先衰减副瓣杂波,再利用俯仰-多普勒自适应处理抑制剩余各次距离模糊主瓣杂波。仿真实验验证了所提STAP方法可在低运算复杂度和小样本需求条件下实现次最优杂波抑制性能,因此适用于天基预警雷达实际应用。      

基于频率非均匀采样杂波谱配准的天基雷达STAP方法

地球自转和非正侧面阵配置会使得天基雷达杂波谱随距离发生变化,呈现出非平稳性,从而严重影响统计STAP方法的杂波抑制性能。为了补偿这种非平稳性,该文提出了一种基于频率非均匀采样的杂波谱配准方法,建立了非均匀谱配准法的数学模型,给出了频率非均匀采样点的选取方法以及谱配准后杂波协方差矩阵的估计方法等。通过对天基雷达的仿真实验表明,上述谱配准法可有效消除杂波非平稳性,获得较好的处理性能。     

机载前视阵雷达杂波谱空时分离插值方法

在机载前视阵雷达中,由于杂波距离相关性的存在,导致待检测距离单元杂波的协方差矩阵估计存在偏差,致使空时自适应处理(STAP)的杂波抑制性能下降。空时插值法是一种内插变换方法,能够有效降低机载前视阵雷达杂波的杂波距离相关性,然而该方法计算量非常大,给它的实时处理带来困难。该文提出一种空时分离的插值方法,该方法将空时插值方法在空域和时域分别独立实现。与空时插值方法相比,该方法能够在性能损失不大的情况下,极大地降低计算量,并且当存在阵元误差时,该方法也能获得好的处理性能。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

稳健的机载预警雷达多通道海杂波抑制方法研究

在机载预警雷达对海洋背景运动目标的探测过程中,雷达平台的高速运动状态使得海杂波多普勒谱发生严重展宽现象,影响目标的检测性能.针对此问题,空-时自适应处理是一种有效的杂波抑制技术,该技术利用杂波的空-时2维耦合特性进行杂波抑制.但相对于陆地杂波而言,海杂波的内部复杂运动特性使得杂波空-时谱发生展宽现象,导致杂波多普勒频率...     

一种稳健的机载非正侧视阵雷达杂波抑制方法

非正侧视阵列构型会导致机载雷达回波数据非均匀,从而严重削弱传统空时自适应处理算法的杂波抑制性能。针对此问题,该文提出一种对阵元误差稳健的非均匀杂波抑制方法。该方法首先根据雷达系统参数等先验信息构造杂波表示基;然后在考虑阵元误差下对待检测单元数据进行迭代的最小二乘拟合,文中推导出了该问题的闭式解;最后对拟合后的剩余数据进行脉冲多普勒处理以及恒虚警检测。该方法不需要训练样本,且能够在没有俯仰自由度的情况下对机载非正侧视阵雷达的非均匀杂波进行有效抑制。仿真结果验证了该方法的有效性。     

机载双基地雷达距离模糊杂波抑制方法性能研究

首先建立了机载双基地雷达的杂波模型,然后分析了机载双基地雷达存在距离模糊时的杂波谱特性,随后对机载双基地雷达存在距离模糊时典型补偿方法的空时自适应处理性能进行了仿真和分析,得出了一些有益的结论。该结论可为进一步有效解决机载双基地雷达存在距离模糊时面临的杂波非均匀问题提供参考。     

机载MIMO雷达两级降维杂波抑制方法

该文针对机载MIMO雷达杂波抑制问题,提出一种低复杂度的空时自适应处理(STAP)方法。首先利用多普勒滤波对杂波信号进行时域降维处理;然后将空域发射-接收2维波束形成权向量表示成发射权和接收权的Kronecker积,并建立关于这两个权值的二元二次代价函数从而实现空域二次降维;最后提出最小化代价函数的双迭代算法,交替优化两个权值。仿真结果表明该算法收敛速度快,运算量小,尤其在小样本条件下其杂波抑制性能显著优于mDT方法。     

一种两级机载MIMO雷达空时自适应处理方法

机载MIMO雷达可联合利用时间自由度、发射和接收空间自由度抑制杂波,但只能利用接收空间自由度抑制有源干扰。基于此特点,该文提出一种机载MIMO雷达的两级空时自适应处理方法抑制杂波和干扰。第1级处理中只利用部分空间接收自由度进行干扰抑制,同时实现降维处理;第2级通过匹配滤波获得发射空间自由度,并联合剩余接收空间自由度和时域自由度,进行空时联合自适应处理抑制杂波。该方法通过分级处理既有效利用了MIMO雷达的发射自由度进行杂波抑制,又同时大大减低了计算量和样本需求。理论分析表明存在强干扰时,两级处理的理论性能可以逼近全维处理的最优性能。仿真实验表明了该算法的有效性。     

一种抑制严重非均匀杂波的机载MIMO-STAP方法

在机载MIMO雷达体制下,针对严重非均匀环境(包括斜视阵和前视阵近程段),提出了一种新的基于时域平滑的两级级联降维STAP方法,先后对杂波和孤立干扰进行抑制.第一级对少量独立同分布(IID)辅助样本进行平滑,用得到的所有样本估计杂波特性并用先时后空自适应级联处理器(称为mDT-SAP)中的3DT-SAP(简称3DT)方...     

一种改进的知识辅助MIMO雷达空时自适应处理方法

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波抑制问题,该文提出一种改进的基于知识辅助的空时自适应信号处理算法(KA-STAP)。根据杂波在空时2维平面的先验分布离线构造杂波子空间,以此替代基于扁长椭球波函数(PSWF)估计的杂波子空间,避免了复杂运算。仿真结果表明,所提方法不仅能减小运算量,还能获得更深的零陷以及更优的旁瓣性能。