天基稀疏阵杂波自由度分析

天基稀疏孔径实现地面运动目标指示具有很大吸引力,如何简单准确地估计空时自适应处理器的杂波自由度是一个重要的课题.针对天基稀疏孔径的两种常用类型——稀疏子阵列和非全向性阵元稀疏阵,基于空时等效理论,从等效的虚拟空间阵列角度分析了阵列的杂波自由度,得到了预测杂波自由度的简单方法,仿真结果验证了方法的有效性.最后从杂波自由度得到分布式小卫星雷达实现地面运动目标指示的基本设计约束条件.     

一种稳健的机载面阵雷达非均匀杂波抑制方法

在非均匀杂波和密集目标环境下,由于没有足够的独立同分布(IID)训练样本,传统空时自适应处理(STAP)方法的杂波抑制性能严重下降。针对以上问题,该文提出一种对阵元误差稳健的机载面阵雷达非均匀杂波抑制方法。该方法首先根据雷达系统参数先验知识构造杂波表示基矩阵。然后在考虑阵元误差的情况下,基于最小二乘准则迭代地估计杂波表示系数和阵元误差,最后利用估计得到的最优杂波表示系数和阵元误差直接在阵元脉冲域进行杂波对消。该方法无须估计待检测单元统计特性;没有孔径损失;不需要训练样本;即使在距离模糊情况下也能有效地抑制密集目标环境下机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

任意线阵的直接数据域空时自适应处理方法

研究机载预警雷达在前视任意线阵构形下的地杂波和干扰抑制问题.在采用迭代法获得单个距离门回波数据的空时二维谱基础上,结合图像特征分析提取杂波和干扰分布特性曲线,通过将待检测单元数据向重构的杂波和干扰子空间正交投影检测动目标.能避免直接数据域方法存在的空时孔径损失和克服传统统计空时自适应处理(STAP)方法在非平稳环境性能...     

机载MIMO雷达杂波建模与特性分析

针对不同环境条件下的机载MIMO雷达地杂波建模问题,综合考虑了杂波幅度分布模型、杂波单元散射模型以及雷达系统参数模型,提出了一种基于复合模型的杂波建模方法;之后又进一步考虑阵元误差、通道误差和杂波起伏等非理想因素,建立了一种非理想条件下的机载MIMO雷达杂波统一模型;通过改变模型参数对各种杂波的幅度、后向散射系数、各种误差条件的空时二维似然谱和特征谱进行仿真实验。仿真结果表明,理想条件下机载MIMO雷达杂波谱具有良好的斜空时二维特性,但在非理想条件下杂波起伏剧烈,并且不同地貌环境起伏程度差别较大。     

机载双基地雷达STAP典型方法性能评估

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杂波谱的空时分布特性,最后比较了存在阵元误差、通道误差、载机偏航、杂波起伏4种非理想因素和不同脉冲重复频率情况下的机载双基地雷达典型空时自适应处理方法的杂波抑制性能.通过仿真比较得出,广义相邻多波束法是机载双基地雷达背景下具有实际应用价值的一种杂波抑制方法.     

相控阵机载雷达杂波抑制的时—空二维自适应滤波

本文提出了一种机载预警侧面相控阵雷达抑制地杂波的时-空二维自适应方法,该方法先对各列子阵的数据作多通道的多卜勒滤波,然后分别对相同多卜勒滤波器输出的数据作Capon自适应处理。理论分析和计算机模拟结果表明,本文方法的杂波抑制性能在天线阵元存在一定的随机幅度和相位误差情况下损失不大,对阵元失效也不敏感。     

任意波形相关性的机载MIMO雷达杂波建模与分析

为了分析任意发射波形相关性影响下的机载MIMO雷达杂波分布特性,从信号空间与阵元空间变换的数学角度构建了发射波形合成模型。在此基础上,提出了任意发射波形合成影响下的机载MIMO雷达杂波统一模型,论述了发射波形合成与杂波统一模型之间的关系。仿真揭示了统一模型下发射波形从全正交、相关到全相干的演变过程中杂波的分布特性。研究得出,发射波形互相关矩阵的结构决定了杂波谱展宽的程度,而该互相关矩阵的秩决定了杂波自由度大小。该模型为波形设计影响下的机载MIMO雷达STAP算法的设计提供了理论依据。     

雷达系统杂波自由度研究

为了分析各种非均匀、非线性、非密集阵列雷达的杂波抑制性能,该文基于带限信号自由度理论提出了一种适用于多种阵列构型的杂波自由度估计方法。该方法能有效估计杂波大特征值的个数,并揭示了杂波自由度与系统参数、杂波场景的内在联系。研究表明,为了提高稀疏阵雷达的杂波抑制性能,需增加系统自由度来减少稀疏采样区。最后通过计算机仿真验证了该文提出的估计方法的有效性。     

机载MIMO雷达杂波建模及杂波特性分析

机载MIMO雷达通过将MIMO技术应用到机载雷达,显著增加了雷达的系统自由度,改善了机载雷达的杂波抑制性能.首先建立了机载MIMO雷达的杂波数学模型;然后给出了两种典型的正交信号形式;最后对不同信号形式和不同误差条件下机载MIMO雷达的杂波功率谱和特征谱进行了仿真分析.仿真结果表明,机载MIMO雷达与机载相控阵雷达有相似的杂波分布,但其杂波自由度显著增加;发射信号从正交向相干的退化过程中,杂波在空时二维平面形成主副瓣并逐渐锐化.     

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.     

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.     

Joint space-time interpolation for distorted linear and bistatic array geometries

This paper presents a new joint space-time interpolation technique (STINT) to improve the small sample support performance of space-time adaptive processing (STAP) with distorted linear monostatic arrays and linear bistatic array configurations. Brennan's rule for the space-time clutter covariance matrix rank is extended to monostatic linear arrays with arbitrary intersensor spacing, distorted linear arrays and bistatic geometries. It is shown that both distortion in the array geometry and bistatic operation increase the clutter rank and cause the space-time clutter covariance matrix to become range dependent. This results in lower output signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) for the same number of adaptive degrees of freedom and reduced available sample support. This motivates the development of the STINT technique aimed at compensating for the clutter rank inflation, while also making the clutter statistics appear more stationary across range. More specifically, a linear transformation is designed that maps the received clutter across space and time to that which would be received by a "virtual" monostatic side-looking ULA. By mapping the data to form a reduced rank clutter covariance matrix, fewer snapshots are needed for a statistically stable matrix inversion as required in STAP, thereby improving the short observation time performance. Simulation results for a typical airborne radar scenario indicate up to 10-dB SINR improvement can be obtained using STINT with limited sample support.     

机载分布式相干MIMO雷达的杂波谱分析

以多载频矩形脉冲信号为发射信号,建立了机载分布式相干MIMO雷达的杂渡模型;给出了经典的杂波功率谱估计方法和杂波自由度估计规则;仿真分析了多载频频率步进和不同误差条件下的最小方差（MV,minimum variance）杂波谱和杂波特征谱.仿真及分析结果表明：机载分布式相干MIMO雷达的杂波具有空时二维斜对角分布特性;杂波起伏、载机偏航均会使杂波谱展宽及杂波自由度增大;多载频频率步进的增长导致杂波去相关.     

地基相控阵雷达STAP应用研究

针对现代地基雷达传统方法抑制杂波不彻底的情况,根据空时二维信号处理技术（STAP）的特点和发展趋势,提出了将空时二维信号处理技术应用于地基二维相控阵雷达中的设想。根据地基雷达运动杂波的特点,在考虑误差情况下,对运动杂波二维耦合谱进行分析和仿真;初步构想了应用STAP的地基雷达无源干扰抑制结构,并对全空时自适应处理器抑制运动杂波进行仿真分析。结果表明,空时二维信号处理抑制运动杂波可以取得很好效果。     

阵元失效情况下的STAP性能研究

 本文针对矩形面阵的情况,讨论了面阵上不同阵元失效情况对阵列方向图、杂波特性及STAP性能的影响.可以发现,在加权的情况下失效阵元距阵面中心越接近,阵列方向图主瓣下降,副瓣升高越严重,子阵中失效阵元增多时,杂波自由度会随之增加,但当整个子阵失效时,杂波自由度反而会降低到接近原先无阵元失效的情况.文末讨论了阵元失效对目标信号相参积累的影响,对两种STAP算法在不同阵元失效情况下的性能进行了仿真分析,可以看出,阵元失效除了可能导致杂波自由度增加,还可能致使空域自适应方向图畸变,从而对自由度较匮乏的算法影响较大,最后针对空域自适应方向图畸变提出了一种空域深加权的改善方法,有一定的改善效果.     

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.     

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。     

稀疏恢复空时自适应处理技术研究综述

相较于传统空时自适应处理（STAP）技术,稀疏恢复（SR）STAP技术在小样本条件下杂波抑制性能显著提升,因此适用于现实非均匀杂波环境.本文首先阐述了SR STAP基本原理,分析了机载雷达杂波空时稀疏特性;然后总结了SR STAP发展历史与现状,并在此基础上针对其相关科学问题进行了探讨,包括：空时谱估计还是杂波抑制、单观测样本还是多观测样本、白化还是置零、重构算法参数依赖还是不依赖、非平稳杂波下是否适用及干扰条件下是否可行;最后给出了当前SR STAP技术走向实用化过程中所面临的关键问题,即网格失配和空域误差影响,并分别讨论了无网格压缩感知和字典自校正的解决途径.