一种基于四相编码和优化阵列的MIMO STAP实现方法

多输入多输出（MIMO）雷达多信号间正交性和天线阵列结构影响空时自适应处理(STAP)性能。为了提高多信号间正交性,提出了基于遗传算法优化提高四相编码的自相关峰值并降低互相关峰值方法,保证了多发射信号间良好正交性,基本抑制了盲速影响。针对天线阵列稀疏导致盲速、阵元密布导致天线孔径过小的问题,基于最大连续孔径思想,提出了一种优化阵列结构,在不显著增加天线阵列长度和阵元数目条件下,与四相编码信号结合,实现了动目标检测。仿真实验证明,基于四相编码正交信号和收发阵列设计,MIMO STAP可实现良好动目标检测性能。     

基才多相编码和收发阵列设计的机载MIMO雷达STAP方法

针对提高MIMO雷达多信号间正交性问题．提出了基于遗传算法优化提高多相编码信号自相关峰值、降低互相关峰值方法,提高多发射信号间正交性,降低盲速影响。针对天线阵列稀疏导致盲速、阵元密布导致天线孔径过小问题,从等效天线特征出发,给出了一种发疏收密阵列结构,与多相编码信号结合,进行动目标检测。仿真实验证明,基于多相编码正交信号和收发阵列设计。MIMO STAP可实现良好动目标检测性能。     

三维空时自适应处理的信号模型

空时自适应处理(STAP),是用于动目标检测的一项关键技术,文中通过对三维STAP雷达天线阵列模型的描述,详细分析了接收信号的表达式及其格式化表示,其中不仅分析了阵列天线的方向图,而且详细分析了噪声、干扰和杂波的信号模型,为深入研究三维STAP提供了理论基础.     

基于STFAP的MIMO雷达运动目标参数估计的CRB研究

多发多收(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)雷达在目标检测、参数估计等方面具有显著优势。目标参数估值的CRB被证明是系统设计和空时自适应处理(STAP)性能分析中的有力工具。该文针对采用频分正交信号的共置天线MIMO雷达,首先建立基于MIMO雷达的目标和杂波空-时-频信号模型;在此基础上,研究基于空-时-频自适应处理(STFAP)的MIMO雷达地面运动目标角度和多普勒参数最大似然估值的克拉美-罗界(CRB);最后通过CRB性能仿真分析验证了MIMO雷达STFAP有效消除动目标检测盲速,提高目标参数估计精度的优势。     

基于压缩感知的稀疏阵列MIMO雷达成像方法

针对MIMO雷达对空目标单次快拍成像时天线数目较多问题,该文提出了一种稀疏阵列MIMO雷达的成像方法。首先分析了MIMO雷达天线的稀疏布阵方式,其次结合压缩感知理论具体阐述了稀疏阵列MIMO雷达的成像方法。该方法不仅能够对运动目标实现单次快拍成像,避免了目标机动带来的运动补偿难题,同时又能够大幅减少MIMO雷达的天线规模,便于工程实现。最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性。     

星载稀疏孔径GMTI雷达STAP仿真研究

地面动目标检测(GMTI)是脉冲多普勒雷达的重要应用领域之一。星载稀疏孔径GMTI雷达系统比传统的机载系统具有更强的适应性和更好的检测性能而受到广泛关注。文中应用空时自适应处理(STAP)对星载稀疏孔径GM-TI雷达的动目标检测方法和性能进行了仿真研究;基于星载均匀直线阵列GMTI雷达系统,运用典型的STAP算法获得了目标检测的结果。进而对孔径位置偏差、相关处理间隔和脉冲重复频率等参数变化时系统检测性能进行了分析。     

发射波形任意合成结构下机载MIMO雷达STAP性能分析

输出信杂噪比(SCNRout)是决定机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应信号处理(STAP)性能的一个重要指标,但是现有的STAP算法均无法准确地给出其理论解析式。针对上述问题,文中研究了发射波形任意合成结构下的机载MIMO雷达衡量STAP性能的SCNRout的精确理论解析式。首先,通过发射波形互相关矩阵和MIMO STAP性能之间的联系,推导得出了SCNRout的理论解析式;然后,基于对该理论解析式的分析,从发射波形任意合成结构这个角度阐述了理想MIMO雷达、MIMO相控阵雷达和相控阵雷达的STAP性能特征。仿真实验表明:推导得出的理论解析式与仿真结果精确一致,并论证分析了机载MIMO雷达STAP处理性能的优越性。所推导的理论解析式对发射波形的优化设计具有重要的参考意义。     

机载MIMO雷达空时自适应处理技术研究进展

MIMO雷达作为一种新体制雷达,具有诸多优点和广泛的应用领域,引起了国内外军事界和学术界的极大关注。空时自适应处理(STAP)主要目的为抑制地杂波,进行地面动目标显示(GMTI)。如今,这项技术又被进一步推广到MIMO雷达系统中,MIMO雷达STAP迅速成为国际雷达界的一个研究热点。该文详细阐述了MIMO- STAP的引入及重要意义,对杂波建模、杂波自由度(DOF)分析、降维(秩)处理、有源干扰与杂波的同时抑制、非均匀杂波环境处理等方面主要研究情况进行综述,并对未来MIMO-STAP技术的发展方向进行了展望。      

稀疏阵列L 型MIMO 雷达运动目标三维成像方法

针对L型多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达对空中运动目标三维成像天线数目较多问题,提出了发射阵列采用稀疏布阵的L型MIMO雷达三维成像方法。该文首先分析了MIMO雷达发射阵列的稀疏布阵方式,其次结合压缩感知理论具体阐述了基于稀疏阵列的三维成像方法。该方法在大幅减少L型MI-MO雷达发射天线的条件下,实现了对运动目标的单次快拍三维成像,不仅有效避免了目标机动带来的运动补偿难题,同时又降低了系统的硬件复杂度,便于工程应用。最后利用仿真实验验证了本文方法的有效性和可行性。     

机载相干MIMO雷达杂波自由度估计研究

针对任意发射波形合成结构影响下的机载相干MIMO雷达杂波自由度的估计问题。论文提出了一种机载相干MIMO雷达杂波自由度估计的构造法,该方法利用发射波形合成结构直接构造等效矩阵代替杂波协方差矩阵进行求秩。通过递推分解等效矩阵,提出并证明了一种杂波自由度快速估计准则,建立了机载相干MIMO雷达发射波形合成结构、阵列稀布构型与杂波自由度之间的定量关系。研究表明:该方法和准则能够准确预测任意发射波形合成结构下的机载MIMO雷达的杂波特征谱结构。该理论既保证了降秩STAP算法性能的最优又具有较小的计算量,并为最优发射波形合成方案和MIMO STAP算法的设计提供了依据。     

Space-time adaptive processing for manoeuvring airborne radar

Space-time adaptive processing (STAP) techniques provide simultaneous rejection of jamming and clutter in airborne radar. The greatest benefits over conventional MTI (moving target indication) approaches are in terms of a capability to detect slow-moving targets which possess the same Doppler frequency as mainlobe clutter returns. This paper examines the effects of platform manoeuvre on STAP clutter and jamming rejection performance for a forward-facing array (i.e. where the array is orientated transversally to the direction of travel). It is shown that STAP slow-target detection performance is not sensitive to the radar platform orientation. It is also demonstrated that, under conditions of manoeuvre, STAP can provide better jammer rejection performance than architectures which cascade conventional clutter filtering and spatial adaptive beamforming     

机载相控阵雷达STAP原理及其干扰方法研究

空时二维自适应处理技术(STAP)具有优越的杂波抑制性能,作为一种关键动目标检测技术,在机载和天基雷达中得到了广泛的应用。首先介绍了机载雷达的杂波几何模型,阐述了机载相控阵雷达STAP技术的基本原理,然后从其弱点和局限性出发探讨了对其可能的几种干扰方式,并详细解释了其干扰机理,为机载相控阵雷达STAP干扰技术的具体实现打下了基础,具有一定的工程应用价值。     

机载多输入多输出雷达脉冲相消杂波抑制方法

针对机载多输入多输出雷达杂波分布呈现空时耦合特性,该文提出了一种新的空时2维脉冲相消杂波抑制方法,通过利用雷达参数以及载机速度可以确定杂波分布轨迹这一先验信息,设计出一种简单有效的空时2维脉冲相消器,作为空时自适应处理(STAP)的杂波预滤波处理方法,进一步提高目标的检测性能。试验结果表明,该方法可以较为灵活地根据不同阵列结构来构造,不受布阵方式的限制,同时对于高速运动目标的检测也较为有效。     

Introduction to space-time adaptive processing

The detection of slowly moving targets by air- and spaceborne MTI radar is heavily degraded by the motion-induced Doppler spread of clutter returns. Space-time adaptive processing (STAP) can achieve optimum clutter rejection via implicit platform motion compensation. The fundamentals and properties of STAP applied to air- and spaceborne MTI radar are summarised     

多子带STAP方法的角度模糊抑制性能分析

在宽带多通道雷达系统中,常采用多子带空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)方法以实现运动目标检测及参数估计。本文对多子带STAP方法在稀疏阵列中的角度模糊抑制性能进行了分析。建立了多子带STAP模型并结合方法的实现过程,首次给出多子带STAP改善因子(Improvement Factor, IF)的解析式,并说明由于不同中心频率IF对应的模糊凹口位置不同,多子带相干叠加能在一定程度上填平模糊凹口,减轻盲速现象。还给出信杂噪比损失(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio Loss,SINRLoss)的解析式,该表达式表明:各子带SINRLoss的峰值位置随中心频率变化,因此在多子带重组后虚假目标的输出弱于真实目标,从而减轻了重复检测现象。由此,多子带STAP方法能在一定程度上抑制天线稀疏放置引起的角度模糊,即减轻盲速和重复检测现象。本文还分析了多子带STAP方法的角度模糊抑制能力和雷达系统相对带宽之间的关系,结果表明:系统的相对带宽越大,多子带STAP方法的角度模糊抑制能力越强。对于理想条件下的四通道系统,若信号的相对带宽大于46.3%,该方法能完全消除角度模糊的影响。生成仿真的四通道超宽带合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)稀疏阵列回波数据,进行运动目标检测和参数估计,从而验证了多子带STAP方法的角度模糊抑制能力。      

Space-time processing for multichannel synthetic aperture radar

Synthetic aperture radar (SAR) provides high-resolution images of a non-moving ground scene, but fails to indicate the presence and position of moving objects. As in airborne MTI (moving-target indication) systems the solution to this problem is to use an array of antennas or subapertures and several receiving channels (`MSAR', or multichannel SAR), and to apply multichannel clutter suppression. One of the most efficient methods is adaptive space-time processing (STAP), which can be simplified to frequency-dependent spatial processing in the Doppler domain. Some of these techniques applied to SAR are reviewed and illustrated with data gathered by the German experimental multichannel SAR system `AER-II'     

天基预警雷达低自由度STAP方法研究

受卫星高速运动和地球自转影响,天基预警雷达杂波在俯仰-方位-多普勒三维空间呈紧耦合特性,极大降低了传统空时自适应处理(STAP)方法的慢速运动目标检测性能。采用方位-俯仰-多普勒三维STAP可实现天基预警雷达杂波解耦,但与非正侧机载预警雷达杂波的三维松耦合情况不同,该应用需要较大系统自由度才能实现次最优杂波抑制性能,所带来的巨大运算负担和均匀样本需求使其难以应用于实际。针对上述问题,该文首先构建了天基预警雷达平面阵回波空时信号模型;然后详细分析了其杂波在方位-俯仰-多普勒三维空间的紧耦合特性;最后提出了基于级联处理的低自由度三维STAP方法,利用空域加权子阵合成预先衰减副瓣杂波,再利用俯仰-多普勒自适应处理抑制剩余各次距离模糊主瓣杂波。仿真实验验证了所提STAP方法可在低运算复杂度和小样本需求条件下实现次最优杂波抑制性能,因此适用于天基预警雷达实际应用。