K分布和高斯杂波复合背景下的相干雷达目标检测

本文介绍了一种由相干Ｋ分布和高斯分布杂波源混合产生的雷达回波的数学模型。并在似然比检验基础上，提出了检测上述干扰和热噪声背景下一事先已知目标的最佳对策。为评估接收机工作特性（ＲＯＣ），进行了ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟。还计算出了作为下列参数的对给定虚警概率的检测概率：信噪比、Ｋ分布杂波与噪声比、高斯分布杂波与噪声比、积分脉冲数、阶参数ｖ、Ｋ杂波和高斯干扰的相关长度等。另外，把这种检测器的性能与仅考虑Ｋ分布杂波或是高斯杂波中一种类型干扰所设计的检测器的性能作了比较。     

分布式星载单基线SAR-ATI/DPCA技术性能分析与对比

SAR-ATI和SAR-DPCA技术是分布式星载单基线SAR-GMTI系统常用的杂波抑制和运动目标检测方法。本文从运动目标检测性能出发,以两种处理技术的杂波和动目标的信号模型和统计分布模型为基础,考虑杂波和加性噪声、通道幅度/相位不一致性误差、频率同步误差等影响因素,对ATI和DPCA技术的动目标检测性能进行分析和对比。仿真实验表明在地面场景均匀同质假设下,DPCA的检测性能优于ATI技术;通道相位误差对ATI和DPCA技术影响较大;在采取了一定的同步措施前提下,频率同步误差对两种技术的检测性能影响相对较小。      

基于起伏RCS模型的机载PD雷达地杂波模拟

基于起伏散射截面积(RCS),对机载脉冲多普勒(PD)雷达的地杂波仿真问题,介绍了基于视频信号的模拟方法,给出了具体的计算公式、原理和步骤。该方法有三个优点：首先,有利于地面散射环境模拟;其次,用复散射起伏RCS代替平均RCS,增强了杂波模拟的真实性;最后,可以得出影响运动目标检测的杂波散射元的视频信号。文中对不同脉冲重复频率(PRF)下的地杂波进行了仿真和分析,讨论了其产生的多普勒模糊和距离模糊问题;同时,分析了杂渡谱宽ωf的变化对主瓣杂渡和旁瓣杂渡的影响。仿真结果和理论分析吻合较好,表明这种估算地杂波的方法正确有效。     

预警雷达信号模拟的研究

用计算机实现预警雷达信号的相干视频(包含杂波和噪声)模拟，复现了信号发射、在空间的传播、经散射体反射以及在接收机内进行处理的全过程。目标的RCS用OpenGL可视化计算，Swerling模型反映其动态特性。地表杂波用后向映射法模拟，计及与入射电磁波擦地角的关系，其动态特性用正态分布的随机数表示。根据天线的噪声系数，用正态分布模拟噪声。     

基于干涉图幅度和相位联合的双通道SAR地面慢动目标检测方法

提出了一种基于干涉图幅度和相位联合的双通道合成孔径雷达(SAR, Synthetic Aperture Radar)地面慢动目标检测方法.在干涉图幅度、相位统计特性分析基础上,充分利用动目标像素点和杂波干扰之间的散射特性差异,通过对干涉图相位进行函数变换,并联合干涉图幅度得到了一种新的动目标检测量,由该检测量并结合邻域平均处理可以较容易地实现动目标的快速精确检测.仿真实验表明:所提检测算法与经典的DPCA(Displaced Phase Center Antenna)、ATI(Along Track Interferometry)方法相比,具有杂波和噪声抑制能力强、稳健性高、适用范围广、可检测速度范围大、检测率高、虚警率低等特点,证明了算法的有效性.     

雷达

TN952007061852基于幅度和相位联合的ATI动目标检测新方法/袁昊,周荫清,李景文(北京航空航天大学电子信息工程学院)//北京航空航天大学学报.―2007,33(2).―169～175.分析了影响SAR-ATI动目标检测干涉相位图中点幅度和相位分布的因素——包括雷达噪声、杂波能量、地面RCS起伏以及成像时的旁瓣等。针对SAR-ATI检测时虚警概率过高问题,基于幅度门限和相位门限联合动目标检测处理,提出了一种改进方法:首先对SAR每一个通道的图像域中相位被污染的点作一次关于能量梯度的预滤波,在滤除了干涉相位图中相位失效的点之后,根据雷达的固有噪…     

基于Alpha稳定分布的地面动目标检测技术

多通道SAR/GMTI系统通过空时自适应处理（STAP）抑制杂波,可以有效降低系统的最小可检测速度（MDV）,但在复杂探测环境中,杂波背景不再服从高斯分布,导致传统SAR-STAP方案在地面动目标指示应用中性能明显下降。针对这种情况,提出一种新的基于Alpha稳定分布杂波模型的动目标检测方案,该方案引入Alpha稳定分布代替高斯分布以建立非高斯杂波模型,在此基础上采用基于最小分数低阶矩无畸变准则的新型算法进行杂波抑制处理。通过仿真及实测数据对算法性能进行了验证,结果表明,该算法在非高斯杂波环境中性能明显优于原有算法。     

岸基雷达模拟器的设计与实现

针对岸基雷达工作的海面环境和目标特点,在雷达模拟器中设置了目标的雷达截面积（RCS）起伏、检测概率计算及海杂波模型。对于海面舰船目标而言,其RCS通常受舰船的姿态、方位角等状态影响较大,在此通过计算舰船相对于雷达站的方位实现目标的RCS起伏。再根据目标的RCS利用Albersheim公式即可获得目标的检测概率。另外,雷达的工作状态不同,检测到的海杂波分布模型亦不同。这里介绍了2种最常用的海杂波分布模型,分别是Rayleigh分布和对数正态分布。改进后的雷达模拟器能够更加真实准确地模拟岸基雷达的实际工作环境。     

海况对海面目标雷达回波的影响分析

海面自身随机多变的特性会对海面目标的雷达回波信号检测产生重要影响。文中利用分形方法对海面建模仿真, 模拟了五种不同的海况,基于雷达工作原理设计了一款雷达视频回波信号仿真软件,提高了仿真的逼真度和实时性。针对雷达散射截面(RCS)不同的舰船目标模拟仿真雷达回波,研究了海况对海面目标雷达回波的影响。结果表明:随海况等级的增加,海杂波噪声信号增强,RCS 相对较小目标的雷达回波会逐渐被海杂波淹没。海面目标雷达回波仿真软件既能用于分析海面及目标的电磁散射特性;同时,在目标检测与识别中会有重要应用价值。     

制导雷达检测性能影响因素分析研究

制导雷达准确检测目标是实现其对目标识别和跟踪的前提。影响制导雷达检测性能的因素很多,主要包括与雷达相关的因素(如频率稳定性、雷达平台稳定性、雷达平台运动特性等)、与目标相关的因素(如目标结构、目标运动特性、RCS大小、RCS起伏等)、与环境相关的因素(如杂波特性、传输特性等)。针对制导雷达检测性能评估这一目的,将影响因素分为内部、外部和中间三个层面,主要从目标特性、杂波特性和制导雷达平台运动特性三个方面分析研究了制导雷达目标检测性能的影响因素。首先从信号角度推导了制导雷达目标检测的流程,然后详细分析了影响制导雷达目标检测性能的各项因素,得出了在通常制导雷达系统参数条件下,径向加速度的影响可以忽略;RCS无起伏、散射中心分布越稠密、散射中心分布越均匀目标的检测性能更优;杂波反射越强、幅度起伏越大、相关性越强对检测性能影响越大的结论,并通过仿真实验验证了结论的正确性。      

昆虫目标雷达散射截面积特征辅助跟踪算法

害虫迁飞具有规模大、突发性强的特点,会导致病虫害异地大爆发,粮食产量下降,造成重大的经济损失。昆虫雷达是监测迁飞性害虫的一种有效手段。昆虫目标的雷达散射截面积(RCS)较小,回波能量弱,在保证高检测率的同时会带来高虚警率问题,进而导致在目标跟踪的数据关联环节,易受虚假量测的影响出现关联错误。幅度特征辅助跟踪算法利用目标与噪声点迹的幅度差异,可以有效提高目标与噪声的识别度,改善跟踪性能,但是其需要已知目标的RCS起伏模型作为先验信息来计算幅度似然比。因此,该文基于Ku波段高分辨昆虫雷达外场实测昆虫回波数据,分析了昆虫目标的RCS起伏特性,得出Gamma分布可以较好地拟合昆虫目标的RCS统计分布,并将其作为先验信息,推导出Gamma起伏目标在高斯白噪声背景下的幅度似然比。通过在不同信噪比、不同量测噪声及不同起伏模型参数下的仿真结果及性能指标分析,验证了相比于概率数据互联滤波算法(PDAF)算法,目标RCS特征辅助的跟踪算法可以有效提高昆虫目标的跟踪精度。      

Improved MIMO radar GMTI via cyclic-shift transmission of orthogonal frequency division signals

Minimum detectable velocity (MDV) and maximum detectable velocity are both important in ground moving target indication (GMTI) systems. Smaller MDV can be achieved by longer baseline via multiple-input multiple-output (MIMO) radar. Maximum detectable velocity is decided by blind velocities associated with carrier frequencies, and blind velocities can be mitigated by orthogonal frequency division signals. However, the scattering echoes from different carrier frequencies are independent, which is not good for improving MDV performance. An improved cyclic-shift transmission is applied in MIMO GMTI system in this paper. MDV performance is improved due to the longer baseline, and maximum detectable velocity performance is improved due to the mitigation of blind velocities via multiple carrier frequencies. The signal model for this mode is established, the principle of mitigating blind velocities with orthogonal frequency division signals is presented; the performance of different MIMO GMTI waveforms is analysed; and the performance of different array configurations is analysed. Simulation results by space–time–frequency adaptive processing proves that our proposed method is a valid way to improve GMTI performance.     

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。     

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     

被动雷达的目标散射特性和时间序列

目标的雷达散射截面积是判断雷达系统中能否检测到目标的重要参数指标之一,为研究以GNSS为辐射源的被动雷达系统下飞行目标的RCS散射特性,仿真了不同机型在被动雷达系统中的静态RCS数据,分析了同一视线角下不同机型的RCS共性及辐射源-目标-接收机位置关系对目标RCS的影响。另外根据设定航路的目标飞行姿态计算得出的雷达视线角,结合飞机静态双基地RCS起伏特性数据,计算了空域中不同位置辐射源对应该航路目标的RCS时间序列,为被动雷达系统的辐射源选择提供了一定参考。     

一种基于广域高分SAR/GMTI系统的高精度径向速度估计方法

方位向多通道广域高分合成孔径雷达运动目标指示（SAR/GMTI）系统的各通道回波存在多普勒模糊,参数估计时会出现严重的速度模糊。针对这一问题,本文提出了一种高精度无模糊径向速度估计方法。首先利用动目标Chirp傅里叶变换（CFT）后的空时谱在空间维度上无模糊的特点,在空域自适应滤波时避免了动目标模糊分量的影响,降低了算法所需通道数目;然后分别使用谱估计和Radon变换的方法估计基带径向速度和模糊数,最终得到高精度无模糊的径向速度。仿真结果验证了当待检测距离单元内存在多个运动目标时该方法的有效性。      

SAR/GMTI方法的改进与动目标在雷达图像上的再定位处理

SAR雷达是一种高分辨成像雷达,GMTI是SAR的一种工作模式,主要用于地面动目标搜索及跟踪,而雷达图像则可为检测出的动目标提供地理定位参考。传统的GMTI方法对动目标速度估值不够准确,作者改进了原来的方法,提高了动目标速度估值准确性,更便于后续的航迹相关处理。当动目标轨迹得到后,其在雷达图像上因为多普勒效应产生了移位,本文介绍了通过频谱搬移将动目标在雷达图像上重新定位的方法,得到了真实的动目标轨迹。文章最后利用雷达实测数据进行处理,得到了较满意的结果。     

基于联合像素干涉统计特性的三通道动目标检测方法

本文提出了一种基于联合像素的三通道地面运动目标检测（GMTI）方法。首先分析联合像素处理后的两多视SAR图像于涉统计特性,建立幅相联合的概率统计模型,分析虚警和漏警,考虑到最小可检测速度内存在速度模糊,采用能量重心法解模糊,最后将干涉幅度和解模糊后的干涉相位联合检测动目标。实测数据处理结果验证了该方法的有效性。     

基于DFRFT水下动目标LFM回波检测算法

匹配滤波器作为高斯白噪声背景下线性调频信号的最优检测器,在水下声信号处理中得到了广泛的应用。根据匹配滤波器输出峰值位置可以获得目标距离的估计,但运动目标径向速度造成的回波和样本失配将导致匹配滤波器检测性能下降。利用分数阶傅里叶变换对线性调频信号的聚焦特性,提出了应用离散分数阶傅里叶变换的水下运动目标线性调频回波检测算法。仿真测试表明,该算法对于混响噪声背景下径向速度未知动目标的线性调频回波具有良好的检测性能。     

Blind velocities mitigation for MIMO GMTI radar with Doppler division multiple access waveforms

Multiple-input multiple-output (MIMO) radar with multiple transmitters and multiple receivers can achieve a larger virtual antenna array and more system degrees of freedom; thus applying it to ground moving target indication (GMTI) radar can improve the performance of GMTI. Doppler division multiple access (DDMA) waveforms are approximately orthogonal providing good minimum detectable velocity (MDV) performance. However, in such DDMA systems, a sufficient pulse repetition frequency (PRF) design freedom is required. Furthermore, these waveforms suffer from blind velocities which are serious problems, especially in radar systems with high carrier frequency or low PRF. This paper analyses the blind velocities problem and show that blind velocities are relative to variation of the PRF and/or the carrier frequency. Variable PRF techniques are widely used in conventional GMTI radar including multiple PRFs and variable pulse repetition intervals (PRI). Combined with the characteristics of the DDMA MIMO GMTI radar, this paper proposed two methods to mitigate blind velocities: “multi-PRF DDMA” which employs multiple PRFs over successive coherent processing intervals, and “PRI-dithered DDMA” which employs nonuniform sampling by dithered PRI in slow time. Simulation results demonstrate that both the methods are effective ways to mitigate blind velocities in DDMA MIMO GMTI radar systems.