主动声纳中混响干扰的一种非线性抑制方法

本文介绍了一种基于混沌理论的非线性动力学信号分离方法——变尺度概率净化法,并将之优化应用于主动声纳目标检测中混响干扰的抑制。该方法以近似条件下不含目标回波的纯混响数据作为参考信号,使目标回波分离后的混响背景数据与参考混响数据在相空间上具有一致的概率分布,使目标回波与混响背景适度分离,从而实现对混响干扰的抑制。在信混比较高的情况下,该方法具有较好的混响抑制效果。另外,论文对算法作了一些改进,降低了算法的运算量和运行所需内存,而分离性能并没有下降。     

单脉冲雷达导引头质心干扰检测方法

箔条质心干扰是反舰导弹末制导跟踪阶段面临的主要无源干扰样式,对箔条干扰进行检测可以为抗箔条干扰的策略使用提供时机参考。该文在将舰船目标和箔条干扰分别建模为Swerling IV型和Swerling II型目标的基础上,建立单脉冲雷达导引头接收机回波信号模型,通过理论分析和对比,箔条质心干扰条件下的单脉冲雷达导引头接收机输出信号可以近似为高斯分布,采用广义似然比检验方法实现了波束内不可分辨的箔条干扰检测。综合考虑虚警概率,脉冲积累数、目标到达方向、目标与干扰的功率比等因素进行了仿真实验,结果表明该检测算法是有效的。     

分布式雷达盲源分离干扰抑制算法

针对大功率干扰下的分布式多站雷达探测能力下降的问题,本文提出了一种新的基于盲源分离的干扰抑制方法。该方法对多部雷达接收信号进行信号级和数据级的联合处理,包括干扰相对时延估计及补偿-盲源分离-多组合配对定位三个步骤。首先分别以不同接收回波信号为参考,采用相关法估计各站点干扰信号相对时延,并进行补偿使干扰成分得到校准。然后针对校准后的信号,采用盲源分离算法,实现干扰信号和目标回波信号分离。最后,利用多组合配对定位方法,剔除由于盲源分离得到的虚假目标定位点,从而得到真实目标位置信息。最后本文通过仿真实验证明了该算法的有效性。      

基于自适应波束形成的鱼雷对潜目标识别技术

通过鱼雷对潜目标准确识别,实现对目标的精确打击。当前的目标识别算法采用时频特征提取算法,随着海洋背景噪声强度的增大,准确识别概率不高。提出一种采用亮点回波信号自适应波束形成的鱼雷对潜目标识别算法,首先进行了鱼雷对潜攻击声探测亮点回波模型构建,采用级联滤波器进行回波信号降噪处理,对滤波后的输出信号进行自适应波束形成处理,实现信号的特征提取和指向性聚焦,提高目标亮点回波信号的检测性能,实现目标准确识别。仿真结果表明,采用该算法进行鱼雷对潜目标检测识别,准确检测概率高于传统算法,在低信混比下仍具有较好的准确识别率,抗干扰性能较好。     

面向高混响环境的欠定卷积盲源分离算法

为了解决高混响环境下欠定卷积混叠信号的分离问题,提出一种新的欠定卷积盲源分离算法。针对高混响环境的影响,设计全局脉冲响应网络削弱混响回声,提高信号质量。基于全局脉冲响应网络建立新的时频域混叠信号数学模型,采用全局脉冲响应矩阵缩短了传统脉冲响应的长度,降低了高混响带来的模型变换近似误差。基于非负矩阵分解理论设计模型参数的实时更新学习规则,将源信号分离问题转换为模型参数优化问题,实现混叠信号的盲源分离。实验结果表明,所提算法可以有效地实现中英文语音、音乐混叠信号的盲源分离,与现有比较流行的盲源分离算法的对比验证了所提算法的优越性。     

运动平台混响背景下基于低秩稀疏分解的目标回波增强

在水下航行器等运动平台上,主动声呐的近距离滤波结果受混响干扰影响严重,大量的混响回波亮点会掩蔽目标回波的可见性,导致后续检测判决的虚警率增大。以阵列处理的方位历程图作为基本输入,该文利用某些场景下混响干扰相邻周期间潜在的相干结构,假设混响满足低秩性;由于平台间的相对运动,假设感兴趣的目标回波在逐周期间是不相关且稀疏的。之后,将方位历程图表示为低秩的混响、稀疏的运动目标回波和噪声成分,在此基础上提出以加速近端梯度法(APG)和快速数据投影法(FDPM)分别实现离线和在线的低秩稀疏分解,从而实现混响抑制和目标回波增强。试验结果验证了假设模型的有效性,并且两种分解算法均能有效地增强目标回波。     

运动平台混响背景下基于低秩稀疏分解的目标回波增强

在水下航行器等运动平台上,主动声呐的近距离滤波结果受混响干扰影响严重,大量的混响回波亮点会掩蔽目标回波的可见性,导致后续检测判决的虚警率增大.以阵列处理的方位历程图作为基本输入,该文利用某些场景下混响干扰相邻周期间潜在的相干结构,假设混响满足低秩性;由于平台间的相对运动,假设感兴趣的目标回波在逐周期间是不相关且稀疏的.之后,将方位历程图表示为低秩的混响、稀疏的运动目标回波和噪声成分,在此基础上提出以加速近端梯度法(APG)和快速数据投影法(FDPM)分别实现离线和在线的低秩稀疏分解,从而实现混响抑制和目标回波增强.试验结果验证了假设模型的有效性,并且两种分解算法均能有效地增强目标回波.     

基于LPFT的相控阵雷达信号盲分离

现代电子战中,雷达信号受到严重的干扰,使回波信号的提取愈发困难。跟据相控阵雷达天线阵列的特点,提出了基于局部多项式傅里叶变换(LPFT)的雷达信号盲源分离算法。选取线性调频信号(LFM)雷达信号作为发射信号,将雷达接收信号作为观测信号,应用LPFT进行时频变换,构造时频矩阵,采用联合近似对角化方法对受到干扰的雷达信号进行盲源分离。仿真结果表明,本方法有效得分离出了淹没在噪声和LFM调频干扰中的雷达回波信号。     

基于Duffing振子的机场异物自动判决算法

基于毫米波雷达的机场异物(FOD)检测技术具有高分辨率和低功耗的特点,但是传统恒虚警(CFAR)类检测算法在低信杂比(SCR)情况下虚警过高.该文提出一种基于Duffing振子的FOD检测算法.该算法首先利用杂波图CFAR检测算法将雷达接收机接收回波中的背景杂波初步分离,获得目标(包含虚警)的距离信息,并利用该信息构造Duffing方程,之后将此方程作为系统检测模型,输入接收回波信号,求解输出信号方差,采用方差极值法区分目标和虚警.仿真结果表明,在低信杂比情况下,即使虚警概率为10-3,该文检测算法也可以降低虚警率,实现目标与虚警的自动判决.与传统CFAR检测算法相比,该算法的检测概率高于传统检测算法且随信杂比的下降减小速度缓慢,即使在信杂比-30 dB的情况下所提算法仍然可以保持84％的检测概率.     

基于盲源提取的强混响背景下LFM信号回波检测

在主动声纳进行浅海区域的沉底、掩埋目标探测中,海底混响是主要的背景干扰,其严重影响了LFM信号回波的检测。基于自回归(AR)模型的预白化算法虽能适应匹配检测,但在低信混比时检测效果不甚理想;基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的分数域滤波算法虽能抑制混响,但随着混响增强检测性能衰减较快。本文提出一种改进的基于线性预测的盲源提取算法(LP-BSE),通过利用待提取信号与发射信号强相关的先验知识,采用最小二乘法估计并固定对应线性预测器参数;然后通过构造最小均方预测误差准则,迭代求取解混向量以提取用于匹配检测的期望回波。仿真结果表明,该算法有着更好的匹配检测效果且更稳健。串联LP-BSE与FRFT形成联合方法,匹配检测性能得到进一步提升。      

降低船用连续波雷达虚警概率的海杂波抑制方法

为了解决海杂波引起的船用连续波雷达虚警概率增大,以及海杂波抑制算法工程应用难度大的问题,提出了一种工程实用的海杂波抑制方法。首先,通过双参数删除型CFAR检测算法和统计检测算法进行二次检测;然后,依据邻近帧之间目标回波相关性较强和片状海杂波相关性较弱的特点进行帧间处理。仿真和海上实验均表明,应用该方法的船用连续波雷达可以降低不同强度的海杂波背景下的虚警概率。     

基于Duffing振子的机场异物自动判决算法

基于毫米波雷达的机场异物(FOD)检测技术具有高分辨率和低功耗的特点,但是传统恒虚警(CFAR)类检测算法在低信杂比(SCR)情况下虚警过高。该文提出一种基于Duffing振子的FOD检测算法。该算法首先利用杂波图CFAR检测算法将雷达接收机接收回波中的背景杂波初步分离,获得目标(包含虚警)的距离信息,并利用该信息构造Duffing方程,之后将此方程作为系统检测模型,输入接收回波信号,求解输出信号方差,采用方差极值法区分目标和虚警。仿真结果表明,在低信杂比情况下,即使虚警概率为10–3,该文检测算法也可以降低虚警率,实现目标与虚警的自动判决。与传统CFAR检测算法相比,该算法的检测概率高于传统检测算法且随信杂比的下降减小速度缓慢,即使在信杂比–30 dB的情况下所提算法仍然可以保持84%的检测概率。     

基于CFAR级联的SAR图像舰船目标检测算法

SAR图像舰船目标检测在军事监视和海洋环境监管等方面有着重要的意义。针对SAR图像的特点,提出了一种基于全局CFAR检测与局部CFAR检测级联的舰船目标检测算法。在全局CFAR检测中,通过海杂波特性拟合优选海杂波统计模型,以较高的虚警率筛选潜在的目标点;在局部CFAR检测中,以潜在目标点的连通区域为单位,通过检测窗口的选取、背景像素的确定和海杂波拟合等步骤以后,以较低的虚警率确定目标。最后,通过条件扩张算法和目标像素聚类完善船只细节。实验结果表明,文中算法在保证良好的检测性能的同时,具有检测效率高、舰船细节完整等优点,为舰船目标鉴别和信息提取提供了良好的保障,更加符合实际应用需求。     

天波雷达电离层污染校正与海杂波抑制

在天波超视距雷达（OTHR）中,舰船目标的多普勒频率与海杂波谱接近,电离层污染会导致海杂波频谱展宽,从而淹没邻近的舰船目标信号。考虑到电离层污染会导致OTHR回波信号的相位缓慢变化,提出了采用相位梯度法对回波信号进行电离层污染校正;利用污染校正后的海杂波可以近似为两个单频信号之和这一特点,提出了应用奇异值分解来实现对海杂波的抑制。仿真结果表明,文中算法可以有效地校正电离层污染,抑制海杂波,显著提高信杂比,从而有效解决强海杂波对舰船目标的遮蔽问题。与现有的HRR—SVD算法相比,文中算法可以适用于相干积累时间较长和电离层污染较大的情况,防止残留的海杂波形成虚警,提高了OTHR对海杂波附近舰船目标的检测能力。     

CPI回波Stretch处理雷达抗欺骗式干扰算法

由于射频存储技术的飞速发展,转发式的欺骗干扰成为影响雷达精确跟踪的一大威胁。针对欺骗式干扰,本文提出了一种基于CPI回波的Stretch处理抗干扰算法,该算法利用前一个相干处理周期（CPI）跟踪得到的距离和速度值,估计当前CPI的时延和多普勒频率,构造基带回波并与当前接收到的CPI信号进行Stretch处理,将原本相干的目标信号与干扰信号从频域上分离,将处于高频处的干扰滤除,然后进行Stretch逆处理,恢复出只含有目标的信号,送入动目标检测（MTD）处理和恒虚警检测模块。仿真结果表明,采用本文所提出的抗干扰算法,在单个假目标干扰和密集欺骗式干扰的场景下,都可以有效抑制干扰,正确跟踪目标信号。      

基于标签传播算法的海面漂浮小目标检测方法

在高分辨体制下海杂波与海面小目标具有复杂的特性,特别是对于雷达散射截面积较小的海面漂浮目标,传统的检测方法性能不佳。为了突破临界信杂比情况下的检测性能,可以提取雷达回波的一种或者多种特征,从而进行特征检测,该方法是实现临界信杂比情况下有效检测的重要途经。目前,在3维及以下的特征空间中可以使用凸包学习算法计算判决区域并有效地控制虚警概率,但是在3维以上的特征空间中凸包学习算法计算复杂度提高,难以进行检测。针对这个问题,该文提出一种基于标签传播算法的海面小目标检测方法,它突破了凸包学习算法的维数限制和决策域必须为凸集的形状限制,能够在高维特征空间进行检测并有效地控制虚警。经过实测数据集验证,基于标签传播算法的海面小目标检测方法在0.512 s和1.024 s的观测时间内分别获得了88.4%和92.0%的检测概率,相比于基于K近邻(KNN)的检测器有了3.3%和2.8%的检测概率提升。     

一种基于恒虚警检测量的双判决帧同步方法

帧同步是突发无线通信系统中的重要技术环节,其虚警概率、检测概率对系统的整体性能有重大影响。文中针对能量检测算法在强干扰条件下虚警概率过高的问题,构造了一种具有恒虚警特性的随机变量,并推导了该变量的检测概率、虚警概率的解析表达式。该变量对干扰功率的变化不敏感,具有区分同步信号与突发强干扰信号的特点。基于所构造的新的随机变量提出了一种双重判决低虚警率帧同步算法,仿真结果表明该算法可有效降低系统的虚警概率,为帧同步信号的设计提供了参考。     

基于高斯短时分数阶Fourier变换 的海面微动目标检测方法

海上目标随海面颠簸导致姿态变化,引起回波功率调制效应,导致回波多普勒体现时变和非平稳特性.为此,本文将微多普勒理论应用于海杂波中弱目标检测,提出一种基于高斯短时分数阶Fourier变换(GSTFRFT)的海面微动目标检测方法.首先,建立海面目标的平动和三维转动回波模型;然后,基于海尖峰判别方法对回波信号进行数据筛选,改善信杂比,并采用GSTFRFT对微动信号进行增强处理,利用海面目标与海杂波的微动特征差异设计恒虚警检测方法;最后,通过GSTFRFT域滤波,提取信号的微动特征并得到瞬时频率.实测雷达数据仿真结果验证了算法的有效性,具有在强海杂波中检测微弱目标的能力.     

基于多帧相关算法的稀布阵雷达目标航迹检测

为提高稀布阵脉冲孔径雷达探测能力和小目标的发现概率,采用降低信号处理门限的方法,致使虚警概率高。常规方法难以完成目标航迹检测,需要通过TBD处理来完成目标检测。文中给出了基于多帧相关的TBD算法,利用目标的运动特性,通过对多帧数据的帧间相关处理,沿目标轨迹累积能量,从而提高信噪比,实现了在高虚警环境下的目标航迹检测。