知识辅助的APR非均匀样本检测方法

针对空时自适应处理(STAP)中样本协方差矩阵受强干扰目标污染时检测性能下降的问题,提出了一种知识辅助的自适应功率剩余(KA-APR)非均匀样本检测方法。该方法将杂波先验知识与自适应功率剩余非均匀检测器(APR NHD)相结合,对训练样本进行有效选择。仿真结果表明,相对于传统的APR 方法,KA-APR 方法能更有效剔除存在强干扰目标的样本,提高训练样本被强干扰目标污染时空时自适应处理的检测性能。     

基于多帧观测联合感知的空时自适应处理

在机载雷达体制中,空时自适应处理STAP(Space-Time Adaptive Processing)可有效抑制杂波并显著提高雷达对慢动目标的检测性能.但是在非均匀环境中,缺乏独立同分布的训练样本会使STAP性能严重下降.针对这个问题,本文提出一种基于多帧观测联合感知的空时自适应处理方法.该方法交替发射正交信号和普通的相控阵信号.检测前,通过当前及先前的环境回波感知观测场景获取杂波信息;检测时,先利用杂波信息结合平台参数及系统参数估计杂波协方差矩阵,再将估计的协方差矩阵与样本协方差矩阵进行组合以构造空时滤波器,抑制杂波,提高输出信杂比.仿真结果表明,与现有的知识辅助类STAP算法和降维算法相比,该方法在缺乏准确先验知识的情况下,可以有效地抑制非均匀杂波.     

基于联合稀疏功率谱恢复的机载雷达稳健STAP算法研究

机载雷达信号的空时自适应处理（STAP,Space-Time Adaptive Processing）需要利用样本数据来估计杂波协方差矩阵.非均匀杂波环境中的离群点会使协方差矩阵的估计出现偏差,从而导致信号相消现象.针对此问题,本文提出一种基于联合稀疏功率谱恢复的STAP算法（JSR-STAP）处理非均匀杂波,以克服离群点对正侧视模式机载雷达的STAP性能的影响.JSR-STAP算法在高分辨稀疏恢复的条件下,利用多快拍间杂波和离群点的分布规律和相关性不同,通过范数选择合适的稀疏恢复系数来实现离群点的抑制.Monte Carlo实验证明JSR-STAP算法的稳健性和动目标检测性能均优于传统的STAP算法.     

基于自适应局域变换的离散干扰抑制算法

在非均匀杂波环境中,针对待检测距离单元的离散干扰严重影响统计空时自适应处理(STAP)杂波抑制性能的问题,提出了基于自适应局域变换的离散干扰抑制算法。该方法利用自适应局域变换矩阵具有局域变换和自适应滤波的双重特性,在较低计算复杂度条件下有效消除离散干扰对统计STAP方法的影响。仿真数据和MCARM实测数据分析表明,该方法能有效抑制待检测距离单元中的离散干扰和均匀杂波,显著改善STAP在非均匀杂波中的性能。     

基于环境动态感知的空时自适应处理

在非均匀环境中,缺乏独立同分布的训练样本会使空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)算法性能严重下降。针对这个问题,该文提出一种基于环境动态感知的空时自适应处理方法。该方法首先通过发射一组正交信号感知观测场景获取杂波信息;然后利用杂波信息结合平台参数及系统参数预测未来一段时间内杂波的协方差矩阵;最后将预测的协方差矩阵与样本协方差矩阵进行组合以构造空时滤波器。仿真结果表明,与传统的知识辅助类STAP算法相比,该方法在缺乏准确先验知识的情况下依然可以有效地抑制非均匀环境中的杂波。     

基于俯仰维信息的机载雷达非均匀杂波抑制方法

 针对机载雷达天线非正侧放置导致的非均匀杂波抑制问题,从利用阵面俯仰维信息的角度出发给出了一类解决方法.本文首先分析了机载雷达阵面非正侧放置情况下待检测距离单元的杂波构成,得到由俯仰副瓣引入的近程杂波是导致杂波非均匀的关键因素这一结论;然后给出了利用俯仰自适应波束形成级联两维空时自适应处理(2D STAP)方法来抑制非均匀杂波,同时从本质上阐述了俯仰-方位-多普勒3D STAP方法在非均匀杂波环境下具有良好杂波抑制性能的内在机理.最后通过仿真验证表明,利用俯仰维信息类STAP方法在非正侧阵导致的非均匀杂波环境下具有良好的杂波抑制性能.     

机载雷达的预滤波直接数据域算法

空时自适应处理(STAP)作为一种地杂波环境下机载雷达自适应检测小目标的方法已得到广泛研究,干扰非一致性是当前的一个重要方面。由杂波脊外的强干扰(或目标)引起的分立非一致性是市区和尖峰状杂波环境下STAP性能下降的主要原因。利用级联算法得到的自适应权可用于STAP干扰的分立非一致性问题。该方法由一个直接数据域算法和一个统计自适应算法级联构成。该文提出一种带杂波衰减预滤波器的直接数据域算法来增强算法对分立非一致干扰的抑制,从而提高了STAP对付分立非一致干扰的性能。     

机载非合作双基地雷达杂波仿真与分析

利用脉冲雷达信号作为辐射源的机载非合作双基地雷达系统相对于传统机载非合作双基地雷达系统更具优势,但同时也面临杂波对目标检测造成影响的问题。首先,针对固定雷达发射站作为辐射源的机载非合作双基地雷达杂波进行研究,建立杂波几何模型;然后,分析了正侧视阵、斜视阵、前视阵三种阵面构型条件下杂波的空时二维特性;最后,介绍空时自适应处理(STAP)算法,通过信杂噪比改善因子仿真验证了STAP方法抑制杂波的可行性,为之后的机载非合作双基地雷达目标检测提供了前提。     

基于稀疏重构的机载雷达KA-STAP杂波抑制算法

机载雷达非均匀杂波环境下的空时自适应处理（STAP）算法会因杂波协方差矩阵估计不准导致其杂波抑制性能下降。传统知识辅助 STAP (KA-STAP)算法性能依赖于先验知识的准确程度以及配准精度,先验信息的失配可能会导致算法性能恶化。本文提出一种基于稀疏恢复技术构造杂波加噪声协方差矩阵的KA-STAP算法。该算法不依赖于先验信息,首先利用稀疏贝叶斯学习技术通过少量回波样本估计出稳健的辅助协方差矩阵,然后结合采样协方差矩阵进行空时处理。在小样本非均匀杂波场景下,该算法的输出性能优于传统KA-STAP算法。仿真结果表明了本文方法的有效性。     

相控阵AEW雷达杂波抑制的非均匀处理方法研究

非均匀环境对空时自适应处理(STAP)是一个挑战.采用一种先直接数据域(DDD)STAP后统计STAP处理的非均匀杂波干扰抑制级联算法,这种级联算法能有效补偿由DDD算法的空时孔径损失而引起的性能损失.此外,还提出了一种新的信号滤除方法,它可以用于实际AEW雷达系统的信号滤除.计算机仿真数据和某实测数据的处理结果验证了此方法的有效性.     

Statistical analysis of the nonhomogeneity detector for non-Gaussian interference backgrounds

We derive the nonhomogeneity detector (NHD) for non-Gaussian interference scenarios and present a statistical analysis of the method. The non-Gaussian interference scenario is assumed to be modeled by a spherically invariant random process (SIRP). We present a method for selecting representative (homogeneous) training data based on our statistical analysis of the NHD for finite sample support used in covariance estimation. In particular, an exact theoretical expression for the NHD test statistic probability density function (PDF) is derived. Performance analysis of the NHD is presented using both simulated data and measured data from the multichannel airborne radar measurement (MCARM) program. A performance comparison with existing NHD approaches is also included.     

基于原子范数的无网格稀疏恢复非正侧视阵空时自适应处理算法

基于杂波谱稀疏恢复的空时自适应处理(STAP)方法可以显著降低对杂波样本数的要求,十分适合缺少样本情况下的机载雷达杂波抑制。然而,现有稀疏恢复STAP方法利用离散化空时导向矢量字典进行重构,在非正侧视阵情况下,由于杂波脊不在字典网格点上,字典失配问题严重影响杂波抑制性能。针对上述问题,该文提出了一种基于原子范数的无网格稀疏恢复空时自适应处理方法(ANM-STAP),利用低秩矩阵恢复理论实现连续空时平面的稀疏恢复,克服了稀疏恢复中的字典失配问题,获得了非正侧视阵情况下的高分辨率杂波空时谱,有效提高了STAP杂波抑制性能。Monte Carlo实验证明,该文方法STAP处理性能在非正侧视阵情况下优于已有字典离散化处理的稀疏恢复STAP方法。     

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。     

基于对角加载的STAP性能改善

空时自适应处理(STAP)作为动目标检测的关键技术,但是非均匀环境将会造成协方差矩阵的估计误差,进而严重影响STAP性能。对角加载主要用于改善空间滤波器对于有用信号空域特征失配和空域协方差矩阵失配的稳健性。该文考虑将对角加载应用于STAP协方差矩阵失配(统计失配)时的性能改善,即在实际的协方差矩阵和其估计值之间存在误差时,通过对角加载改善STAP的稳健性。文中给出了加载电平的选择方法,并进行了详细的性能分析,即合理的对角加载可以提高检测概率和输出信噪比。仿真分析验证了理论分析的正确性。     

基于道路信息的知识辅助空时自适应处理

主波束中的车辆回波信号会污染空时自适应处理(STAP)的训练样本,导致空时自适应处理时的目标自相消,引起漏警。针对这一问题,该文提出一种基于道路信息的知识辅助(KA)空时自适应处理方法。该方法首先根据主波束中道路相对于雷达的位置估计道路上车辆相对于雷达的径向速度,然后得到可能含有主波束车辆回波信号的距离-多普勒单元,接着根据训练样本与杂波导向矢量和主波束导向矢量的匹配程度判断这些训练样本是否包含主波束车辆回波信号,最后在进行空时自适应处理估计杂波协方差矩阵时剔除被主波束车辆回波信号污染的训练样本。理论分析及实验结果表明该方法可以提高道路密集环境中空时自适应处理的信杂噪比输出,改善空时自适应处理雷达的性能。     

基于张量结构的快速三维稀疏贝叶斯学习STAP方法

当机载雷达处于非正侧视工作模式时,非平稳杂波会对运动目标检测造成严重干扰。传统三维空时自适应处理(3D-STAP)方法通过构造俯仰-方位-多普勒三维自适应滤波器,可有效抑制非平稳杂波,然而巨大的系统自由度导致其在非均匀杂波环境下训练样本严重不足。虽然稀疏恢复(SR)技术可有效改善样本需求,但庞大的运算开销又使得该技术难以应用于实际。针对上述问题,该文结合机载雷达回3阶张量结构提出一种新的快速三维稀疏贝叶斯学习STAP方法,通过采用运算开销更低的张量处理将大规模矩阵求解拆分为多个小规模矩阵计算,从而大幅降低运算复杂度。详尽的数值实验验证了所提张量基SR-STAP方法可在维持SR-STAP小样本处理性能不变的基础上,将运行时间直接降低数个量级,因此是一种更适用于实际工程的SR-STAP处理方式。      

A clutter-suppression method for airborne bistatic polarization radar based on polarization-space-time adaptive processing

Clutter suppression poses serious problems for airborne, bistatic radar systems. Suppression may be increased using space-time adaptive processing (STAP), but suppression of slow targets is poor and target detectability is compromised. Furthermore, sufficient independent and identically (IID) training samples cannot be obtained through the use of practical applications, and the STAP performance degrades significantly due to the inaccuracy of the estimated clutter-plus-noise covariance matrix, especially in nonstationary and heterogeneous environments. Here, we present a new airborne, bistatic radar system. We transform the array from a single polarized channel to two channels, each with two orthogonally polarized antennae, and combine polarization-dimensional information with that of the space-time domain; we term our algorithm “polarization-space-time adaptive processing”. This algorithm further suppresses clutter and enhances the detection of slow targets. Sparse recovery space-time adaptive processing (SR-STAP) can reduce the need for clutter samples and suppress clutter effectively using limited training samples for airborne radar. The algorithm first uses the clutter sparse recovery function of STAP to suppress clutter in the H and V channels. Then, polarization processing is employed to further restrict mainlobe clutter. We present numerical examples to demonstrate the effectiveness of the new technique.

     

一种稳健的机载非正侧视阵雷达杂波抑制方法

非正侧视阵列构型会导致机载雷达回波数据非均匀,从而严重削弱传统空时自适应处理算法的杂波抑制性能。针对此问题,该文提出一种对阵元误差稳健的非均匀杂波抑制方法。该方法首先根据雷达系统参数等先验信息构造杂波表示基;然后在考虑阵元误差下对待检测单元数据进行迭代的最小二乘拟合,文中推导出了该问题的闭式解;最后对拟合后的剩余数据进行脉冲多普勒处理以及恒虚警检测。该方法不需要训练样本,且能够在没有俯仰自由度的情况下对机载非正侧视阵雷达的非均匀杂波进行有效抑制。仿真结果验证了该方法的有效性。