高频地波雷达电离层杂波的空域极化域协同抑制方法

高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR）能够探测视距外的海上目标和超低空飞行器,但其性能通常被电离层杂波严重影响。该文使用一种空域极化域协同滤波算法用于电离层杂波抑制。针对其中电离层杂波空域和极化域参数的估计问题,在距离-多普勒域上利用基于压缩感知（Compressive Sensing,CS）的DOA测角方法进行空域参数估计,并提出一种基于统计特性的极化参数估计方法完成极化参数估计。这两种估计方法可获得更高的参数估计精度,从而提高了电离层杂波空域极化域抑制方法的性能。某HFSWR系统实测数据处理结果表明了参数估计和电离层杂波抑制方法的有效性。      

基于单快拍MUSIC与改进UTJDL的海杂波抑制算法

要实现船载高频地波雷达对海面目标的快速准确检测，必须对非均匀分布的海杂波进行有效抑制。为此，提出一种单快拍多重信号分类(MUSIC)与改进无迹变换局域联合处理(UTJDL)相结合的非均匀海杂波抑制算法。首先通过单快拍MUSIC算法，将阵列信号转换至角度多普勒域并进行局域联合处理(JDL),以有效降低运算量和提高目标分辨率。然后，利用改进的基于奇异值分解(SVD)的无迹变换(UT)对每个距离元的JDL数据进行预处理以获得更多的一致性数据并进行每个距离元的协方差矩阵估计。最后，根据不同距离单元与待检测距离单元的相关系数估计待测距离单元的协方差矩阵，并由此实现对海杂波的快速有效抑制。仿真实验结果表明，文中提出的算法可以有效提升信杂噪比，有利于目标的快速准确检测。     

基于ES-ELM和FRFT的高频地波雷达多目标自适应检测

高频地波雷达（high frequency surface wave radar,HFSWR）对于海事监测具有重要的军用及民用意义,然而在HFSWR回波信号中,待检测的目标常常淹没在海杂波和各种背景噪声中.因此,如何有效抑制杂波并实现多目标的自适应检测是HFSWR实现海事检测的关键和难点.该文提出了一种结合误差自校正极限学习机（error self-adjustment extreme learning machine,ES-ELM）和分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform,FRFT）的多目标自适应检测算法.算法根据相空间重构理论获得ELM的最佳状态空间,利用ES-ELM建立海杂波预测模型并对海杂波进行有效抑制;再在分数域根据目标信号的峰值集聚特征,利用Haar-like算子提取目标点的形态特征,并通过ES-ELM神经网络对目标进行自动辨识.实验结果表明,该文提出的算法具有良好的海杂波抑制能力,并可以实现海杂波背景下多运动目标的自适应高精度检测.     

高频地波雷达协同检测新方法

电离层杂波、海杂波以及射频干扰的存在造成高频地波雷达目标检测上的困难。针对高频地波雷达的极化特性和目标在距离-多普勒谱中的扩张特性,先设计一种改进的二维恒虚警检测算法,后将该方法与极化处理方法融合设计一种新的协同检测算法,该检测算法实现了能量域和极化域的协同检测,突破传统极化检测方法计算复杂等问题。高频地波雷达实测数据中的仿真和检测结果表明:在电离层杂波背景中,协同检测算法性能优于恒虚警方法。     

基于OMP算法的极化敏感阵列多参数估计

基于压缩感知的DOA估计方法在小快拍数下性能优越,并且具有天然的解相干能力,但在极化敏感阵列中运用很少。基于极化敏感阵列研究一种改进的OMP算法,能够成功估计出空域和极化域参数。该算法首先将极化敏感阵列信号接收矩阵重新建模,随后采用所提的改进OMP算法得到空域到达角估计结果。然后将求解出来的空域到达角代入到根据模值约束条件构造出来的代价函数中,通过闭合式解得到极化参数估计,从而实现了自动配对的空域和极化域的参数估计。仿真结果表明,该方法无论信号相干与否都能够得到良好的估计结果,并且在非相干情况下,估计性能总体优于极化ESPRIT算法及模值约束MUSIC算法。     

海杂波FRFT域分形特征判别及动目标检测方法

该文研究了海杂波在分数阶Fourier变换(FRFT)域的分形特征,提出了一种基于分形特征差异的联合动目标检测方法。首先,分析了海杂波数据在FRFT域的统计特性,通过对不同极化方式下分形曲线的仿真分析,得到海杂波在FRFT域满足自相似性。其次,给出了分形参数的提取方法和无标度区间,并分析了变换阶数对分形参数估计的影响。最后,利用临近距离单元或临近时刻的雷达回波信号在FRFT域的分形维数和斜距的差值作为检测统计量,经不同极化方式下的海杂波数据验证,表明算法不仅具有良好的微弱动目标检测能力,而且能够准确估计目标的运动状态。     

广域监视模式下新的杂波加噪声谱密度矩阵估计方法

该文研究了SAR/GMTI系统广域监视(WAS)模式下杂波的特点,基于该特点,可以通过一个多普勒单元的杂波加噪声谱密度矩阵来估计另一个多普勒单元的杂波加噪声谱密度矩阵,并推导了相应的估计公式。在此基础上提出新的杂波加噪声谱密度矩阵估计方法,即通过第#em/em#-1个和第#em/em#+1个多普勒单元的杂波加噪声谱密度矩阵来估计第#em/em#个多普勒单元的杂波加噪声谱密度矩阵,并联合特征矢量子空间投影的方法可以大大减弱目标污染样本对空时处理性能的影响。仿真结果表明这种方法的有效性。     

一种适用于集群无人机超分辨的波束域方位估计算法

为了提升对集群无人机目标的分辨能力,提出了一种波束域方位超分辨估计算法。该方法不仅可以避免传统的稀疏表示类测角方法的计算复杂度高和需要选取超参数问题,而且在单快拍数、入射信号空间角度间隔较小等非理想情况下都具备很好的分辨能力,与相控阵雷达波束形成、距离?多普勒域处理的流程相适配。通过仿真试验,可以说明：该方法可以帮助雷达提前将密集目标分辨开,进而实现对于集群的规模（个数）、轮廓等信息进行准确估计,具有很强的应用价值。     

基于迭代超分辨的单快拍DOA估计方法

单快拍DOA估计方法可解决短时突发信号和相干信源背景下传统方法面临的秩亏损问题。本文提出一种基于迭代超分辨的单快拍DOA估计方法,利用迭代超分辨技术估计阵列的协方差矩阵,然后采用求根MUSIC算法实现对DOA的估计。该方法无需谱峰搜索,可在不损失阵列孔径的同时实现单快拍DOA估计。论文推导了基于最小方差无畸变响应原则的迭代超分辨技术,仿真分析了空间角度划分、迭代次数、信噪比等参数对DOA分辨的正确率和估计精度的影响,与已有方法的对比结果验证了本文方法的有效性。      

一种宽带相干信源的无网格超分辨DOA估计方法

由于无网格（grid-less）稀疏重构方法的波达方向（direction of arrival,DOA）估计数学模型为单快拍形式,因此该方法只有在噪声电平趋近于零时才具有优越的性能.为了提高grid-less方法在信噪比（signal-to-noise ratio,SNR）较低时宽带相干信源的估计性能,提出了一种多快拍grid-less DOA估计方法.首先,对多快拍阵列观测矢量实施奇异值分解（singular value decomposition,SVD）获得观测矩阵的时域信号子空间,通过观测矩阵到时域信号子空间的投影实现观测矩阵的降噪;然后,为了不增加多快拍计算复杂度,将降噪后观测矩阵的列向量加权累加处理得到单快拍形式;最后,从理论上证明了本文提出的GL-SVD方法求解的模型是凸的,能够实现宽带信号DOA的精确重构.仿真结果表明,该方法在低SNR以及宽带相干信源情况下的估计精度都高于L₁范数最小化奇异值分解（L₁-norm minimum singular value decomposition,L₁-SVD）和离格稀疏贝叶斯推断奇异值分解（off-grid sparse Bayesian inference singular value decomposition,OGSBI-SVD）,且在较小角度间隔的情况下具有更高的估计概率和分辨率.     

高频地波雷达电离层杂波统计特性研究

高频地波雷达是一种理想的早期预警雷达,但是其检测性能受到电离层杂波的严重影响。从理论上分析了电离层对雷达信号的反射及多普勒展宽特性,利用实测数据对电离层杂波幅度的统计特性进行了研究,同时研究了电离层杂波的时间相关性和距离相关性,并从电离层的结构特性对其时间、距离相关性进行了分析,为抑制电离层杂波、优化高频地波雷达设计和改善低速目标检测方法提供了依据。     

基于杂波聚类与贪婪策略的电离层杂波智能处理方法

在高频地波超视距雷达系统中,电离层杂波作为一种时变、非均匀、非高斯的复杂杂波,其抑制方法一直是困扰国内外的研究难点。针对传统杂波抑制方法对电离层杂波的处理能力单一、普适性差的问题,该文开展了杂波智能分类抑制处理方法的研究,通过对电离层杂波的成因与特性分析,提出了一种基于杂波聚类与贪婪策略的电离层杂波智能处理方法,对电离层杂波进行分类分情况处理。实验分析表明该方法对电离层杂波的抑制性能优于典型传统算法。      

外源雷达空时联合恒虚警检测分析与实验

外辐射源雷达杂波呈现复杂形态,其中在距离多普勒谱中固定分布的剩余杂波（简称固定杂波）局部强度较高,采用空域恒虚警检测方法会造成连续的虚警,严重影响目标检测性能。本文通过实测数据分析发现,固定杂波强度在时域变化平稳,可采用时域杂波图检测方法减少该类杂波造成的虚警。然而,非理想信号波形导致外辐射源雷达目标回波具有较高的副峰和旁瓣,仅采用杂波图检测方法会导致重复检测和虚假航迹。通过分析空域和时域恒虚警检测方法面临的问题,本文提出了针对外辐射源雷达的空时联合恒虚警检测方法。该方法在不影响检测概率的前提下,减少了单一恒虚警检测方法造成的虚警。实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。     

基于奇异值分解的空域海杂波抑制算法

为实现对高频地波雷达(high frequency surface wave radar,HFSWR)一阶海杂波谱中目标的检测,提出了基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的空域海杂波抑制算法(简称空域SVD算法).空域SVD算法是利用海杂波较强的相关性,将邻近距离单元作为参...     

基于IAVOA-GRU网络的高频地波雷达电离层杂波预测

电离层杂波的精确预测对提升高频地波雷达的探测性能具有重要作用。提出了一种基于改进非洲秃鹫优化算法优化门控循环单元(Improved African Vultures Optimization Algorithm Optimization Gated Recurrent Unit, IAVOA-GRU)网络的电离层杂波预测方法。首先,依据电离层杂波的混沌特性,通过相空间重构方法对接收到的电离层杂波进行相空间重建,构建GRU网络的输入、输出样本集;然后,利用IAVOA对GRU网络的隐层节点数、迭代次数及初始学习速率3个超参数值执行优选;最后,重新训练优化后的GRU网络,并进行预测。实测结果表明,相较其他6种对比预测模型,所提出的IAVOA-GRU网络模型具有较高的预测精度和可靠性,为有效改善高频地波雷达的探测性能提供了一种思路和方法。     

机载雷达极化空时联合域杂波抑制性能分析

针对当前机载雷达面临强杂波抑制和微弱目标检测等难点问题,提出了一种极化空时联合处理新方法.该方法充分利用了目标与杂波在极化域、空域和时域(Doppler域)的特征差异,提高了抑制杂波、增强目标的能力.本文首先建立了机载极化阵列雷达接收信号模型和滤波算法模型.其次,利用分辨格思想及特征值、特征向量和功率谱的关系,构建了完全极化情况下杂波协方差矩阵新的等价关系.在此基础上,详细推导了新方法的杂波抑制性能,得到了输出信干噪比(SINR)与空间匹配系数,Doppler匹配系数,极化匹配系数,杂波脊斜率,信噪比(SNR),杂噪比(CNR)等的定量解析表达式.并与空时自适应处理(STAP)进行比较,从理论上分析得到了极化空时处理性能优于空时处理.特别在检测慢速运动目标时,新方法具有较强的稳健性.最后,仿真算例验证了模型的正确性.     

高频地波雷达垂直向电离层电子浓度估计方法

高频地波雷达工作时, 往往同时接收到大量的电离层反射回波, 这些电离层杂波会对目标检测造成严重影响, 因此, 电离层杂波抑制是当前高频地波雷达领域的研究热点.文章将电离层回波视为可用信源, 从中反演出垂直方向电离层对应的电子浓度与等离子体频率.对R-D(Range-Doppler)谱图进行预处理, 获取垂直方向的电离层回波谱, 建立其回波功率与电离层雷达散射截面积之间的数学模型, 进而得到对应的电子浓度.在高频地波雷达站进行了实验, 并将反演结果与IRI-2012进行对比, 验证了该方法的可行性和有效性.     

基于信噪比方法的天地波混合体制雷达一阶回波谱提取

天地波混合体制高频雷达(简称天地波雷达,HFHSSWR)海面一阶谱的频移和展宽特性,使得其一阶谱的提取比高频地波雷达(HFSWR)更困难。该文研究了天地波雷达一阶谱频移和展宽特性,并基于其在2维距离-多普勒谱上连续分布的特点,将信噪比方法应用于天地波雷达一阶谱提取。通过双基地角、电离层和海流等对一阶谱频移及展宽特性的定量分析,确定了信噪比方法中一阶谱中心位置、谱峰宽度、左右一阶谱间距等参数的计算方法和取值范围。并利用2维信噪比方法,解决由于天地波雷达信噪比下降引起的一阶谱边界检测不精确的问题。最后,将信噪比法分别应用于仿真和实测天地波雷达数据,验证了方法的有效性。