基于压缩感知的天波雷达瞬态干扰抑制

瞬态干扰是天波超视距雷达中一种常见的干扰,经常抬高雷达的距离-多普勒二维检测背景,造成目标检测困难,因此需要加以抑制。提出了基于压缩感知的天波雷达瞬态干扰抑制方法。该方法首先确定瞬态干扰的位置,然后利用压缩感知来重构该位置上的杂波和目标信号,从而实现瞬态干扰抑制。为了避免瞬态干扰对信号重构的影响,从单位矩阵中抽取若干行构成压缩感知的观测矩阵。实测数据处理表明,该方法可以有效地抑制瞬态干扰,显著改善雷达的探测性能。     

线性正则域抑制频谱弥散干扰方法

频谱弥散干扰（SMSP）是一种对抗线性调频脉冲压缩雷达的新型干扰样式。自卫式干扰条件下,目标回波与干扰信号时频域重叠,传统抗干扰手段难以有效抑制。针对该问题,分析了目标回波和干扰信号线性正则域（LCT域）特征,依据特征差异提出了两种LCT域干扰抑制方法,分别为窄带滤波法和稀疏重构法,其中窄带滤波方法通过LCT域遮盖处理,滤除干扰分量,而稀疏重构方法首先利用Pei型DLCT核矩阵构造正交字典,然后基于压缩感知理论重构真实回波。仿真表明,所提两种方法均具有一定的干扰抑制效能,恢复信号与真实回波高度相似,且幅度高于真实回波,使干扰信号成为标的。      

基于矩阵补全的天波雷达瞬态干扰抑制算法

瞬态干扰持续时间短、强度大,严重影响天波超视距雷达的性能。传统的瞬态干扰抑制方法需要预先抑制海杂波,且只能抑制强瞬态干扰,不能抑制弱瞬态干扰和噪声,该文提出一种基于矩阵补全的瞬态干扰抑制算法,该方法首先利用Teager-Kaiser算子进行瞬态干扰检测,然后将干扰数据剔除,最后利用海杂波和目标回波构成的Hankel矩阵的低秩性,通过改进的低秩矩阵补全算法进行数据恢复。该算法不仅能够抑制强瞬态干扰,而且能同时抑制弱瞬态干扰和噪声,提高了回波信号的信噪比。实测和仿真数据处理结果证明了算法的有效性。     

基于压缩感知的LFM雷达信号回波盲稀疏度估计

由于压缩感知理论用于LFM雷达中要预先给出信号稀疏度,提出了自适应正交匹配追踪算法(AOMP),该方法可用于处理LFM雷达回波信号。在稀疏度即目标数目未知时,由不同发射信号通过延时进而相加来构造冗余字典。AOMP算法是依据残差之差的相对能量小于设定的停止门限来自适应终止稀疏分解过程。理论分析和仿真结果表明,存在噪声时,AOMP算法优于OMP算法,明显提高重构算法的重建概率。当回波信号的距离分辨率匹配字典的距离分辨率,冗余字典结合AOMP算法可有效处理LFM雷达回波信号,具有广泛的应用价值。     

基于压缩感知的宽带成像雷达Chirp信号回波的压缩和重构

针对宽带成像雷达chirp信号回波按照带通采样定理采样得到的数据量大所导致的存储压力大的问题,本文提出基于压缩感知的chirp信号回波压缩和重构方法,首先就回波是否可压缩,利用chirplet变换分析了chirp信号回波的稀疏性,在信号稀疏的基础上,应用chirplet变换给出了可应用于压缩感知的稀疏字典及其简化形式,并证明了所给出的简化形式稀疏字典满足信号重构的条件。最后给出了回波的压缩和重构方法并结合ISAR成像进行了数字实验,先在目标转动加平动模型下,进行了数据的压缩和重构,通过比较重构信号和原信号的时域波形、高分辨距离像和ISAR成像结果,验证了本文的方法。最后仿真分析了重构误差随信噪比的变化曲线,说明了本文的方法对信噪比的要求。      

基于随机PRI压缩感知雷达的速度假目标识别方法

当存在有源速度假目标干扰时,随机脉冲重复间隔（Random Pulse Repetition Interval,RPRI）压缩感知雷达的回波稀疏性将被破坏,其目标检测与测速性能无法正常发挥.考虑到干扰机通常无法保证在相位调制时实时准确地更新雷达随机脉冲重复间隔,这将导致其生成的虚假目标信号与真实目标信号在不同的字典上稀疏.本文利用这一特性,在压缩感知框架下提出速度假目标识别算法,该算法通过建立联合字典实现真/假目标的稀疏表示与分离.通过分析不同随机模式下联合字典的自相干性及其对分离结果的影响,给出了本算法的适用范围,仿真结果验证了本算法的有效性.     

基于复数据经验模式分解的天波超视距雷达瞬态干扰抑制

针对目前大多数瞬态干扰抑制方法需要先抑制海(地)杂波,计算复杂度高等问题,该文提出了一种基于复数据经验模式分解(CEMD)的天波超视距雷达瞬态干扰抑制方法。该方法在CEMD分解雷达回波信号后,同时完成瞬态干扰的检测、挖除和数据重构。它的主要优点是无需抑制杂波,也不需要通过自回归(AR)模型预测恢复数据,运算量小,实用性强。实测数据处理结果表明:该方法可以有效地抑制瞬态干扰。     

宽带雷达Chirp回波的正交稀疏表示及其在压缩感知中的应用

信号的稀疏表示在信号处理中具有重要意义。该文给出了宽带雷达Chirp回波在一个正交字典上的稀疏表示。利用矩阵形式重新描述宽带雷达中常用的stretch处理,给出了正交字典。将Chirp回波的正交稀疏表示与压缩感知理论相结合应用,得到了Chirp回波的一种新采样机制:随机抽取。仿真数据实验表明,Chirp回波在正交字典上的稀疏表示效果优于其在Gabor原子组成的冗余字典的情况,同时正交字典上稀疏表示计算效率较高。实测数据实验验证了Chirp回波的随机抽取采样机制的可行性。     

基于矩阵奇异值分解的高频雷达瞬态干扰抑制

雷电等瞬态干扰严重影响了高频雷达的工作性能,必须加以抑制。本文提出了基于矩阵奇异值分解的高频雷达瞬态干扰抑制方法。该方法将高频雷达回波信号分段构造成矩阵并进行奇异值分解,首先根据矩阵有效秩的大小判断雷达回波中是否存在瞬态干扰,然后利用奇异值分解的正交性实现雷达回波的正交分解,使瞬态干扰分离出来,以利于检测,最后通过建立线性预测的全极点AR模型对瞬态干扰位置处的回波信号予以恢复。实测数据处理结果表明本文方法是有效的。     

基于矩阵奇异值分解的高频雷达瞬态干扰抑制

雷电等瞬态干扰严重影响了高频雷达的工作性能,必须加以抑制。该文提出了基于矩阵奇异值分解的高频雷达瞬态干扰抑制方法。该方法将高频雷达回波信号分段构造成矩阵并进行奇异值分解,首先根据矩阵有效秩的大小判断雷达回波中是否存在瞬态干扰,然后利用奇异值分解的正交性实现雷达回波的正交分解,使瞬态干扰分离出来,以利于检测,最后通过建立线性预测的全极点自回归模型对瞬态干扰位置处的回波信号予以恢复。实测数据处理结果表明该方法是有效的。     

Transient interference excision in over-the-horizon radar using adaptive time-frequency analysis

The performance of over-the-horizon radars (OTHRs) degrades significantly due to transient interferences such as lightning, meteor echoes, and man-made impulse bursts. The conventional techniques used to suppress these transient interferences generally follow a simple time-domain procedure which first localizes the transient, sets the corrupted time samples to zero, and follows by data reconstruction via interpolations. However, for an OTHR operation with a short coherent integration time (CIT) of a few seconds, the transient interference may corrupt a significant portion of the received data such that data interpolation can become erroneous. In this paper, a new transient interference excision technique is proposed. It utilizes the adaptive time-frequency analysis technique to parameterize the radar signal. The transient interference can then be identified and subsequently removed via their characteristic parameters. No data interpolation is needed. The performance of the proposed technique is illustrated by simulated and experimental OTHR data.     

天波超视距雷达瞬态干扰抑制

天波超视距雷达(OTHR)电波通过电离层折射作下视探测,具有观察距离远,观察范围广的特点.但由于采用HF频段,且电波传播环境复杂,不仅海(地)杂波强,而且有很强的干扰,如电台干扰、工业干扰、冲击噪声、闪电冲击和流星余迹回波等.干扰分长时间干扰和瞬态干扰,瞬态干扰持续时间短、强度大.本文首先讨论OTHR接收到的瞬态干扰的特点;然后讨论了瞬态干扰的滤除方法,即采用特征分解方法滤除海杂波,或在频域直接滤除地杂波,检测出瞬态干扰的位置后,在原始信号中挖除存在瞬态干扰的回波点,并用预测内插的方法,消除瞬态干扰谱对目标掩盖作用,使目标特别是舰船目标能被检测出来;最后通过实测数据的检验.     

高频雷达回波信号去电离层污染

高频雷达回波信号受到电离层污染从而影响了雷达的探测性能，因此需要进行去污染处理。该文通过对高频雷达信号处理过程的分析，阐明了电离层扰动对回波信号污染的机理。根据电离层污染具有高度空间相关性的特点，将成像雷达中的秩-相位误差估计聚焦方法适当修正后应用于高频雷达回波信号去电离层扰动污染。仿真研究证明了该文方法的良好去污染效果。     

一种去除电离层相位污染的方法

天波超视距雷达在传播过程中会受到电离层的相位干扰,这将导致信号频谱的展宽,电离层的相位污染影响了雷达的探测性能.介绍分析了一种简单有效的去除电离层相位污染的方法,并进行了仿真研究.结果表明,该方法具有稳健的去污染效果.     

天波雷达中抑制距离多跳回波的波形设计方法

高频天波超视距雷达所独有距离多跳现象,使得位于雷达威力覆盖范围以远的杂波通过地面与电离层的多次反射进入到雷达的接收阵列。该距离多跳回波在某些特定的距离单元呈现较强的扩展杂波,淹没位于该区域的目标信号,形成检测盲区。采用了一种脉间相位编码波形,多跳扩展杂波经过距离-多普勒处理后会附加一个多普勒频移,从而可搬移到任意设定的多普勒区间,使原本掩盖的目标显现出来。通过实验仿真表明,该波形能够有效的移除扩展杂波,增强位于扩展杂波区目标的可视性。     

电离层电波传播相位污染校正

电离层电波传播相位污染使天波超视距雷达（OTHR）接收的回波信号谱扩展。采用合成孔径雷达（SAR）成像中的相位梯度算法（PGA）来校正相位污染，PGA算法要求所处理的各个分辨单元（这里包括方位和距离单元）具有相同的相位误差，但当对于电离怪空间变化剧烈，或OTHR距离和方位分辨率比较粗时，相邻单元的相位污染不完全相同，这里PGA方法不适用。针对这种情况，考虑相位变化不可能非常剧烈。可用低次多项式表示时，采用最小熵搜索方法，分别校正各单元的电离层相位污染。最后采用我国录取的OTHR实测数据验证，表明这两方法的校正效果良好。     

天波超视距雷达窄带干扰抑制技术研究

天波超视距雷达工作在高频段,其最佳工作频率、带宽常常受到电离层状态的限制。在高频段,密集的外干扰如广播电台、短波通信等污染了雷达的接收数据,导致其性能显著下降。为抑制具有明显空域特性和频域特性的短波干扰,文中提出了空时二维阻塞法进行处理,即通过谱分析获取外干扰的方位和频率后,先阻塞主瓣干扰,然后使用波束形成技术抑制副瓣干扰。在此基础上,进一步分析了空时二维阻塞的本质,提出了同时阻塞多个干扰的方法。仿真结果表明,该方法具有很好的抑制效果。     

二维阵列超视距雷达的选频方法

该文提出一种通过预测到达任务区域路径信噪比,自适应地为天波超视距雷达选择工作频点的方法。利用2维阵列的俯仰维分辨能力,克服了传统方法无法从返回散射电离图中分离多模/多径信号的缺陷。雷达通过电离层探测设备和2维接收阵列,获取返回散射数据、环境干扰数据和电离层状态数据。然后利用电离层模型和状态数据,推算各频点对任务区域的照射路径。运用2维自适应波束形成抑制环境干扰噪声,并处理返回散射数据以预测各路径回波强度。最后计算各频点路径在脉冲压缩后的信噪比,选择信噪比最大值的频率为最优工作频点。