采用本征滤波的自适应杂波抑制和动目标检测算法

本文叙述了一种用于实现自适应杂波抑制的有效的本征滤波算法,并且研究了它的性能。实现这种本征滤波器是以模拟杂波信号的弱平稳随机过程为基础,模拟结果表明,本文提出的本征滤波算法能比白化滤波算法给出更好的杂波抑制效果。     

一种基于最大熵谱估计原理的可编程雷达杂波模拟器

本文分析了雷达杂波回波的性质和特点,指出在短序列的条件下,用参数谱估计法来建立杂波模型比周期图法更为合理,由杂波模型实现杂波模拟也更为方便。在此基础上,本文提出了一种雷达杂波模拟器,采用性能优良的参数潜估计法——最大熵谱估计法,对已知模型和未知模型的杂波序列进行谱估计,用谱估计得到的参数集构成自回归杂波形成滤波器。实现了雷达杂波的可编程模拟。本模拟器可以模拟各种平稳的和非平稳的雷达杂波功率谱,因而可用于MTI,DMTI,ADMTI,MTD等信号处理器的性能指标测试。     

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.     

基于时空非参数回归估计的动态杂波抑制技术研究

含有点状运动目标的红外图像序列情况下，在研究杂波运动机理和数理模型的基础上，假定杂波是时空非平稳随机过程，采用时空非参数预测（时域衰减正弦、空域Gabor加权函数）技术来抑制了动态背景杂波。另外，杂波抑制后，残留噪声的高斯性和独立性通过Kendall秩相关法和计算Friedman统计量的方法来进行了验证，其结果表明本文所研究的算法思路的可行性。     

有色噪声的扩散过程模型

研究使用基于随机微分方程的扩散过程模型产生有色噪声.首先给出Markov扩散过程的平稳分布,该分布给出了扩散过程模型中的漂移系数、扩散系数和有色噪声概率密度分布之间的关系;选择扩散过程模型中的扩散系数为x的一次幂,其系数决定了所生成噪声的相关特性;数值算法使用Milstein高阶法.以三元独立积构造的G-分布雷达杂波为例进行仿真分析,验证所提出方法的准确性和有效性.     

基于CHMM的雷达海面回波建模与分析方法

高分辨率雷达以低擦地角观测粗糙海表面时杂波幅度明显增强,产生海尖峰效应。海尖峰与平稳海杂波的统计特性差别显著,使用单一概率密度函数(PDF)的传统统计建模方法难以精确描述回波特性,尤其在回波中包含目标信号时,这种不适应更为严重。该文将连续型隐马尔可夫模型(CHMM)用于海杂波建模,把海面回波分为平稳海杂波、海尖峰和目标回波3个状态,使用高斯混合密度模型(GMDM)建立各状态观测值的连续PDF表达式,使用Baum-Welch算法对CHMM的参数进行计算和重估。同时,修正了基于GMDM的CHMM观测值状态联合概率公式,解决了GMDM参数迭代求解过程中的分母下溢出问题,为海杂波建模与分析提供了一种新的方法。最后对实际雷达采集数据的分析证明了该方法的有效性。     

端射阵机载雷达距离模糊杂波抑制方法

端射阵天线是指波束指向垂直于阵列法线方向的一类特殊雷达天线,由于其具有低剖面和定向辐射特性,因而特别适合用于机载雷达的补盲。本文基于端射阵机载雷达杂波回波模型,首先分析了端射阵机载雷达杂波谱在距离模糊情况下的杂波特性,并对目前三种存在距离模糊时典型近程非平稳杂波抑制方法的基本原理进行了介绍;其次基于端射阵机载雷达对典型方法的杂波抑制性能进行了仿真分析;最后综合考虑各种因素,对各种方法在端射阵机载雷达背景下的适用性进行了分析,并得出了有益结论,可为端射阵机载雷达非平稳杂波抑制方法的进一步研究提供重要参考。     

基于时变空时自回归模型的STAP算法

针对空时自适应处理(STAP)中时域非平稳杂波过程造成的空时自回归(STAR)算法失效问题,文中将时变自回归(TVAR)模型引入STAP处理中,提出了一种新的时变空时自回归(TV-STAR)算法。TV-STAR算法能够有效弥补平稳自回归(AR)模型与实际非平稳杂波环境失配造成的STAR算法性能损耗,在非平稳杂波环境中具有良好的检测性能。同时,TV-STAR算法由于引入了低阶数的TVAR模型,其收敛速度显著优于降秩STAP算法。文中分别通过仿真实验以及机载雷达实测数据的处理对算法有效性进行了验证。     

相干韦伯尔分布杂波的建模与仿真

零记忆非线性变换法(Zero Memory Nonlinearity)和球不变随机过程法(Spherically Invariant Random Process)是目前最为常用的两种杂波模拟方法.本文对这两种方法分别作了简要介绍并详细论述了Weibull分布杂波的产生原理和基本流程.最后,利用ZMNL法对基于相干脉冲雷达杂波模型的相干Weibull分布杂波进行仿真.仿真结果与理论结果基本一致,证明此法是有效可靠的.     

一种相关Weibull杂波背景中的目标检测方法

为提高雷达在非高斯杂波背景下的检测性能,基于球不变随机过程模型和似然比检测准则,给出了一种相关Weibull分布杂波背景中目标的检测方法.首先从理论上导出了基于球不变随机过程的Weibull分布模型,然后在似然比意义下给出了Weibull分布杂波背景下的检验统计量.仿真和实际数据实验结果表明该检测方法的检测性能明显优于传统的检测方法     

端射阵机载雷达杂波建模与杂波特性分析

端射阵天线是指波束指向垂直于阵列法线方向的一类特殊雷达天线,由于其具有低剖面和强定向辐射特性,因而特别适合用于机载雷达的补盲。首先,以均匀端射线阵为阵元组建了端射阵列天线,并在端射阵机载雷达几何模型的基础上对端射阵天线的方向图特性进行了分析;然后,进一步构建端射阵机载雷达的杂波回波数学模型;最后,对端射阵机载雷达的杂波空时谱以及在不同情况下的杂波距离-多普勒谱进行了仿真分析,并与传统侧射阵机载雷达的杂波谱进行了比较。理论与仿真结果表明:所建端射阵空时二维杂波模型是合理的,可为下一步开展端射阵机载雷达空时自适应杂波抑制方法的研究提供数据来源。     

Study on Clutter Model and Characteristics of Airborne Radar with Parabolic Conformal Phased Array

The studies on clutter modeling and suppression of airborne radar with a parabolic conformal array are uncommon due to the complexity of this type of antenna array configuration. The correct understanding of clutter characteristics for airborne radar with a parabolic conformal antenna array is the prerequisite and foundation of optimal suppression of this type of clutter. This paper establishes the model of clutter echo of airborne parabolic conformal phased array radar and analyzes the structure characteristics and the distribution features of this type of clutter. The simulation results show that this type of clutter has the following characteristics: 1) The main lobe on the azimuth is seriously broadened, 2) the power spectrum presents strong heterogeneity, and 3) the freedom degrees are high. Based on the existing related clutter suppression methods, we verified the correctness of the constructed clutter model. This work has an important guidance to further study on clutter suppression methods in airborne parabolic conformal array radar.     

互耦效应下端射阵机载雷达STAP方法研究

互耦效应是阵列天线一个固有的重要属性,而端射阵天线由于其特殊的主波束指向以及抑制栅瓣所要求的小阵元间距,其阵列间存在的互耦效应比侧射阵更加严重.本文首先分析了互耦效应对端射阵天线方向图的影响,构建了存在互耦效应下的天线方向图模型;然后给出了考虑互耦效应的杂波模型并分析了互耦对端射阵机载雷达杂波谱以及STAP（Space-Time Adaptive Processing）性能的影响;最后提出了一种基于杂波协方差矩阵重构的互耦效应补偿方法.计算机仿真验证了所提方法的有效性.     

机载多通道天线SAR自适应杂波抑制

本文通过分析多通道天线SAR的空间几何关系,建立了完善的多通道天线SAR回波信号模型,提出了基于相控阵天线空域阵元混迭式结构形成多个接收通道天线的多通道天线SAR自适应杂波抑制方法和实现结构.理论分析和计算机仿真结果表明,利用多通道天线技术并结合时空二维自适应杂波抑制技术,可以在进行机载SAR成像中对慢速运动目标具有良好的检测性能.     

基于空时内插的端射阵机载雷达杂波补偿新方法

端射阵天线因其低风阻和高增益特性而特别适用于机载雷达的前后向补盲,而天线的前后视放置则不可避免地要面临杂波的距离非平稳问题。该文基于端射阵机载雷达杂波谱特性,针对传统空时内插法(STINT)不能直接适用于距离模糊情况下端射阵杂波补偿这一情况,提出一种基于空时内插的端射阵杂波补偿新方法。该方法充分考虑了各距离门的模糊杂波,以远程平稳杂波脊主瓣区所对应的圆弧为插值参考子空间并细化了动目标约束的约束对象,实现了对距离模糊情况下端射阵非平稳杂波的有效补偿。计算机仿真结果验证了该文方法的有效性。     

端射阵机载雷达距离模糊非平稳杂波补偿方法

端射阵天线是指波束指向垂直于阵列法线方向的一类特殊雷达天线,由于其具有低剖面和定向辐射特性,因而特别适合用于机载雷达的补盲.由于端射阵通常呈前视放置,因而与传统前视侧射阵机载雷达一样,不可避免地要面临杂波的距离非平稳问题.本文基于端射阵机载雷达杂波谱特性,提出了一种距离模糊下端射阵近程杂波补偿新方法.该方法以最远可检测距离单元为参考单元并增加了动目标约束保护条件,克服了存在距离模糊时基于杂波谱配准（Registration-Based Compensation,RBC）原理的传统补偿方法存在的目标相消以及计算量大的问题;同时针对可能存在的目标约束失配问题,进一步提出了基于虚拟波束的扩展补偿方法.计算机仿真结果验证了本文方法的有效性.     

艇载稀疏阵列MIMO雷达地面运动目标成像方法

本文针对地面运动目标成像问题,提出了基于平流层飞艇平台的稀疏阵列MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达的成像方法.该方法首先利用MIMO雷达阵列对观测场景进行空间并行采样获取其散射信息,其次由于两次脉冲回波信号中的运动目标信息不同而地杂波(或静止地物)信息相同,因此利用一次相消技术抑制回波信号中的地杂波分量.然后基于观测场景中运动目标的稀疏特性,将压缩感知理论引入到对运动目标重建过程中.该方法可有效避免地面运动目标成像时的地杂波干扰和运动补偿问题,同时采用稀疏阵列可大幅减少天线阵元个数,从而降低对飞艇平台的要求和系统成本,便于工程应用.最后利用仿真实验验证了该方法的有效性和可行性.     

机载脉冲多普勒雷达地杂波的相干信号仿真研究

研究了载机和天线处于任意姿态情况下的机载脉冲多普勒雷达地杂波的相干信号仿真问题。首先简要回顾了地面杂波的特性与建模方法,而后采用距离环地面散射单元划分方法,建立了机载脉冲多普勒雷达地杂波相干信号仿真的相关模型,并给出了适于工程应用的具体仿真流程。最后,典型地杂波仿真结果证明了模型的合理性。     

机载雷达平面阵前视杂波距离依赖性补偿

机载前视阵雷达下,杂波具有距离依赖性,杂波脊有明显的展宽,这会影响杂波协方差矩阵的估计,并降低杂波抑制的效果。自适应角度多普勒补偿(A2DC)算法通过估计训练样本杂波频率特性,对杂波进行自适应补偿,从而改善杂波抑制性能。但是,当天线阵元数与积累脉冲数较少时,该算法有较明显的性能衰减。文中利用平面阵俯仰维的阵元数据信息,对估计得到的杂波频率取统计平均,增加了A2DC算法可用样本数,使得估计的杂波频率信息更精准,杂波补偿效果更好,仿真结果证明了该算法的有效性。     

See-through Detection and 3D Reconstruction Using Terahertz Leaky-Wave Radar Based on Sparse Signal Processing

We experimentally demonstrate see-through detection and 3D reconstruction using terahertz leaky-wave radar based on sparse signal processing. The application of terahertz waves to radar has received increasing attention in recent years for its potential to high-resolution and see-through detection. Among others, the implementation using a leaky-wave antenna is promising for compact system integration with beam steering capability based on frequency sweep. However, the use of a leaky-wave antenna poses a challenge on signal processing. Since a leaky-wave antenna combines the entire signal captured by each part of the aperture into a single output, the conventional array signal processing assuming access to a respective antenna element is not applicable. In this paper, we apply an iterative recovery algorithm “CoSaMP” to signals acquired with terahertz leaky-wave radar for clutter mitigation and aperture synthesis. We firstly demonstrate see-through detection of target location even when the radar is covered with an opaque screen, and therefore, the radar signal is disturbed by clutter. Furthermore, leveraging the robustness of the algorithm against noise, we also demonstrate 3D reconstruction of distributed targets by synthesizing signals collected from different orientations. The proposed approach will contribute to the smart implementation of terahertz leaky-wave radar.