便于工程实现的机载雷达空时二维自适应处理方法

本文提出了一种便于工程实际实现的机载雷达空时二维自适应处理方法，其特点为在主杂波区增加辅助阵元。     

基于频移的DPCA机载雷达杂波抑制技术

该文采用杂波单元分解的方法分析了相位中心偏置天线(DPCA)对机载雷达主杂波的抑制性能,指出DPCA是一种简单的时-空二维滤波器,并分析了当主杂波中心频率不为零时DPCA杂波抑制能力下降的原因。该文还提出了一种基于主杂波中心频率频移的DPCA处理方法。理论分析和仿真结果均表明该方法具有较好的杂波抑制能力,同时该方法结构简单,便于工程实现。     

一种级联结构的空时二维信号处理算法

在研究R．Klemm博士的级联抑制噪声干扰和杂波算法以及旁瓣对消算法的基础上,针对噪声干扰和地杂波同时存在的情况,提出了一种采用旁瓣对消结构级联抑制干扰和杂波的算法。该算法首先利用相控阵天线合成一个辅助天线和多个主天线,多个主天线共用一个辅助天线,针对每一对主辅天线,采用旁瓣对消算法在空域抑制噪声干扰;然后对多个主天线的输出结合时域进行STAP（空时二维信号处理）抑制地杂波。并且证明了该级联结构等效于一种同时抑制干扰和杂波的结构。计算机仿真结果及性能分析验证了该算法能有效地抑制干扰和杂波,且与其他级联结构相比,所提出的结构更利于工程实现。     

机载预警雷达KA-STAP杂波抑制方法研究

提出了一种机载预警雷达杂波抑制方法。该方法针对非均匀环境空时样本不足导致空时二维自适应信号处理（STAP）性能受限的问题,采用同一平台获取的相同频段、分布近似的历史数据,参与构建了空时二维自适应信号处理（STAP）的协方差矩阵,开展杂波抑制效果评估。基于实际数据的杂波抑制结果表明,可以有效提高杂波背景下目标信杂噪比,在强杂波区的杂波抑制得益明显,在弱杂波区杂波抑制性能不恶化。最后,针对该方法的工程应用提出了系统设计考虑,为机载预警雷达反杂波提供了新的思路。     

机载火控雷达主杂波精跟踪

介绍了机载火控雷达主杂波中心频率精确跟踪的方法,综合采用了主杂波粗跟踪、线间地速校正迭代、帧内主杂波距离-频率校正和功率谱相关函数法估计4种算法对主杂波中心频率进行精确估计,分析了4种估计算法的精度特性,给出了工程应用结果。该方法已成功应用于空时自适应处理的地面慢动目标检测方式。     

基于KA⁃SRCN⁃pSTAP的低空风切变风速估计方法

针对由于独立同分布（IID）样本严重不足,导致极化空时自适应（pSTAP）处理性能下降,进而导致低空风切变风速估计不准确的问题,本文提出了一种基于知识辅助的稀疏表示杂波零陷极化空时自适应（KA?SRCN?pSTAP）的低空风切变风速估计方法。该方法首先利用杂波脊的先验知识辅助构造极化空时稀疏字典,然后利用极化空时稀疏字典,通过SRCN算法挑选原子并对到杂波线性子空间补空间上的投影矩阵进行估计,从而得到pSTAP权矢量,最后构造pSTAP滤波器对地杂波进行抑制,准确估计低空风切变风速。该方法仅使用少量IID样本,将SRCN算法与极化?空时域相结合,完成对风切变风速的有效估计。仿真实验结果证明该方法可以有效实现少样本情况下的风速准确估计。     

距离模糊的机载非正侧面阵雷达杂波谱补偿新方法

机载非正侧面阵雷达地面近程杂波分布具有距离依赖性,使得杂波多普勒在空时平面上分布展宽;当存在距离模糊时,近程杂波和远程杂波混在一起,现有的补偿方法在对近程杂波进行补偿的同时,使得远程杂波的空时分布也发生改变,这严重影响空时自适应处理(STAP)的性能.针对该问题,本文提出了一种基于RBC方法的距离模糊杂波补偿方法,该方...     

基于空时采样矩阵的机载MIMO雷达杂波抑制方法

相对于传统机载相控阵雷达单输入多输出（SIMO）体制，多输入多输出（MIMO）机载雷达中的空时自适应处理（STAP）技术可以获得杂波抑制和动目标检测性能的大幅提升。但是传统机载MIMO雷达空时自适应处理所需要的计算量和样本需求量巨大，无法满足非均匀杂波环境和实时性要求。为了解决这一问题，本文提出了一种机载MIMO雷达空时自适应杂波抑制方法（clutter suppression based on space time sampling matrix, CSBSM）。该方法利用了杂波协方差矩阵的低秩特性，基于空时采样矩阵构造杂波协方差矩阵，并通过空时滑窗处理对杂波功率进行估计，在非均匀杂波环境下CSBSM方法仅需要单个样本即可实现对杂波的有效抑制。同时，由于空时采样矩阵和独立采样点位置可离线计算，因此CSBSM方法的运算量较小，适用于极端非均匀杂波环境。计算机仿真结果验证了所提方法的有效性。     

机载火控雷达近距离地面慢速目标检测

机载火控雷达对近距离地面慢速目标进行检测时,由于地杂波散射体俯仰角随距离变化,引起杂波的空时二维分布随距离变化,呈现出严重的非平稳性.在这种杂波环境中,常规处理和空时二维处理都难以得到好的性能.本文提出一种杂波频移补偿的方法,对不同距离的杂波数据施加不同的频移变换,有效减弱了杂波的非平稳性,使杂波能量在二维平面内集中,杂波分布面积大大减小.仿真结果表明,在检测近距离地面慢速目标时,用频移补偿作为空时二维处理的预处理可以取得好的效果,大大提高了系统的改善因子,而且具有实现简单,运算量小,便于工程应用的优点.     

空时二维相关非高斯杂波的建模与仿真

在雷达信号处理中,脉冲之间存在时间相关性,不同距离单元的脉冲还存在空间相关性,因此在杂波建模中必须考虑其空时二维相关性。基于球不变随机矢量的杂波建模方法能够独立控制杂波的幅度概率密度函数和杂波序列相关性,但该方法不能同时描述杂波的空时二维相关性,通过对该方法的分析,给出获得空时二维相关的杂波建模方法,并通过计算机仿真,验证了该方法的有效性。     

SPACE-TIME ADAPTIVE PROCESSING FOR AIRBORNE RADAR:A CONVENIENT IMPLEMENTATION APPROACH

A convenient implementation approach to space-time adaptive processing for airborne radar has been proposed, which is added by some auxiliary array elements in the area of main-lobe clutter on the basis of 2-D Capon approach . It is of practical use for its small computational load. This approach possesses the ideal performance in the area of main-lobe clutter . In addition, the approach which is added by some auxiliary beams in the area of main-lobe clutter has also been discussed.     

单脉冲机载火控雷达地面动目标检测方法

提出了一种单脉冲机载火控相控阵雷达的主杂波谱区低速运动目标检测方法,该方法结合单脉冲精确测角和杂波谱展宽后在频域能量分散的特点,采用多普勒通道测量角度值与其对应的杂波单元的角度值的误差作为检测统计量,以实现极低速地面运动目标的检测.分析和仿真结果表明,在波束扫描方位角增加引起杂波谱严重展宽时,该方法仍然具有良好的极低速运动目标检测性能.     

机载双基地极化敏感阵列多干扰抑制

为了破解雷达主瓣干扰尤其是多个主副瓣干扰同时抑制的难题,该文利用目标极化散射特性在不同入射角存在差异而干扰近似相同的特点,将极化信息应用到机载双基地雷达,通过构建机载双基地极化敏感阵列来实现主副瓣干扰抑制。该方法主要通过双基地-极化分级抑制来实现。首先重构协方差矩阵遮蔽主瓣干扰来分别抑制双基地主辅雷达副瓣干扰,然后将辅雷达接收数据时域对齐后送主雷达,最后修正主辅雷达主瓣干扰导向矢量,并利用极化对消实现主瓣干扰抑制。仿真结果表明:利用双基地-极化分级抑制方法可实现多个主副瓣干扰同时抑制,大幅提升雷达系统抗干扰能力。      

弯曲阵面机载共形阵列雷达方向图与杂波相关性研究

针对载体弯曲效应对机载共形阵列雷达方向图和杂波特性的影响,该文在正侧视条件下评估均匀圆环阵方向图性能,分析不同位置阵元对弯曲阵面方向图合成效率的影响,发现边缘阵子不仅对共形阵列方向图主瓣增益贡献较小,反而更易引起旁瓣抬升等挑战,降低共形阵的孔径利用效率。另一方面,通过严格的理论推导完成共形阵列雷达方向图特性与杂波扩展效应内在物理联系的分析,发现弯曲阵面引起的方向图非理想畸变是共形阵杂波非均匀扩展的核心影响因素。在此基础上,进一步分析共形雷达单个贴片微带阵元加工和安装结构组件将增大阵元物理尺寸,使得共形阵列雷达相邻阵元间距大于半波长,当阵元间隔增大到一定程度时,在方向图远区会形成较高的栅瓣,进一步影响机载共形阵列雷达的杂波分布,通过仿真分析发现在特定的脉冲重复频率(PRF)条件下,“栅瓣杂波”折叠进入主瓣杂波,该文提出通过优化雷达PRF设计,避免栅瓣杂波的折叠效应对机载共形阵列雷达信号处理性能的影响,相关仿真结果验证了所提方法的有效性。     

PD中重频下主瓣杂波特性及抑制滤波器设计

针对中重频PD雷达应用背景,设计了一种主瓣杂波抑制滤波器。对主瓣杂波在实际情况下的参数特点进行了详细分析,得出杂波强度、带宽和功率与俯仰角的对应关系,据此提出了采用查表法设计主瓣杂波抑制滤波器方法;该方法克服了对消器和AMTI滤波器的不足,能有效改善杂波抑制性能,其算法存储容量和实时性满足设计要求,具有良好的工程应用价值。     

机载前视FDA-MIMO雷达距离模糊杂波抑制

高重复频率的前视阵雷达杂波存在距离依赖问题和距离模糊问题,导致传统的空时自适应处理方法杂波抑制性能急剧下降甚至失效。针对前视阵雷达距离模糊杂波抑制问题,利用频控阵（FDA）-多输入多输出（MIMO）体制提供的可控自由度,本文提出了一种距离模糊杂波抑制方法。该方法将无模糊区域和模糊区域的杂波在空间频率域上分离,利用俯仰角正切值导数更新（Tangent DBU,TDBU）的方法,对前视阵条件下的距离依赖性进行补偿,最后进行空时自适应信号处理。该方法有效解决了前视阵雷达距离模糊杂波抑制问题,提高了杂波抑制性能,仿真实验验证了本文方法的有效性。      

机载雷达自适应杂波抑制的联合通道变换方法

本文介绍一种机载相控阵雷达地杂波抑制的新方法，它属于数据换类，变换矩阵由主通道和辅助通组成的联合通道子空间决定。通过设计主通道，变换维数由ＭＫ降至Ｍ＋Ｋ－１（Ｍ为阵元个数，Ｋ为脉冲数）。该变换由空域束形成和时域多普勒滤波实现。变换后的数据将在Ｍ＋Ｋ－１维信号空间内进行最优滤小。方法即使在阵元误差和杂波起伏时也可很好地逼近二维最优阵列性能，但所需的运算量要小得多。     

直升机载战场侦察雷达空时自适应处理实用方法研究

针对直升机平台的特点,本文研究了直升机载战场侦察雷达杂波抑制与平台运动补偿的可能有效途径,主要包括传统的DPCA方法、-ADPCA方法、-STAP方法、随机抽取单元辅助通道-STAP方法和扩展的-STAP方法。理论分析与计算机仿真表明,扩展的-STAP方法更适合于多种非理想情况(如:阵元幅相误差、载机偏航、航速误差等)和电子战环境,具有更强的杂波与干扰抑制能力和更强的误差鲁棒性,而且,该方法既可用于相控阵雷达,又可用于连续型天线系统,是直升机载战场侦察雷达有效地实现杂波抑制与平台运动补偿的可取方案。     

Array pattern distortion and remedies in space-time adaptiveprocessing for airborne radar

Space-time adaptive processing (STAP) for airborne early warning radar has been a very active area of research since the late 1980's. An airborne rectangular planar array antenna is usually configured into subarrays and then partial adaptive processing is applied to the outputs of these subarrays. In practice, three kinds of errors are often encountered: the array gain and phase errors existing in each element, the channel gain and phase errors, and the clutter covariance matrix estimation errors due to insufficient secondary data samples. These errors not only degrade the clutter suppression performance, but also cause the adapted array patterns to suffer much distortion (high sidelobes and distorted mainbeams), which may result in the rise of false-alarm probability and make the adaptive monopulse tracking and sidelobe blanketing more difficult. In this paper, the causes of the above three kinds of errors to array pattern distortion are discussed and a novel quadratic soft constraint factored approach is proposed to precisely control the peak sidelobe level of adapted patterns. The soft constraint factor can be determined explicitly according to the peak sidelobe level desired and the known or desired tolerant error standard deviations. Numerical results obtained by using high-fidelity simulated airborne radar clutter data are provided to illustrate the performance of the proposed approach. Although the method is presented for STAP, it can be directly applied to the conventional adaptive beamforming for rectangular planar arrays used to suppress jammers     

机载相控阵雷达波束多普勒域部分自适应处理方法研究

本文研究了机载相控阵雷达波束-多普勒域部分自适应处理系统的几种降维处理方法,主要包括辅助通道法(ACR)、局域联合处理方法(JDL)和空时相邻多波束法(STMB),并从改善因子性能、自适应权、空时二维频响方面,讨论了几种可能有效的波束位置选择方案的合理性.理论分析与计算机仿真表明,空时相邻多波束法具有较低的系统自由度、优良的性能和很强的误差鲁棒性,是机载雷达非均匀杂波环境下一种可取的波束选取方案.