An approach to suppress short-range clutter for non-side looking airborne radar

When the Airborne Early Warning (AEW) radar transmits medial or high Pulse Repetitive Frequency (PRF) signal, the range ambiguity occurs. The clutter of short-range clutter has serious range dependence problem for non-Side Looking Airborne Radar (non-SLAR). As a result, the clutter plus noise covariance matrix can not be estimated correctly, and the performance of clutter suppression obtained by Space-Time Adaptive Processing (STAP) degrades greatly. The uniform linear array has not elevation degrees; therefore, the short-range clutter can not be suppressed directly. A short-range clutter suppression method is proposed. The method first estimate the elevation angles of the am-biguous short-range gate, then eliminates short-range clutter by space time interpolation and adds moving target protection in the procedure. This method can suppress the short-range clutter well. Simulation results show the validity of the method.     

On clutter dof for phased array airborne early warning radars

In recent years, considerable attention has been paid to adaptive clutter suppression for airborne early warning (AEW) radars. A necessary condition for efficient clutter suppression is that the number of adaptive degrees of freedom (DOF) is no less than that of clutter DOF. This paper analyzes the DOF of clutter for phased array AEW radars. The new results obtained here are helpful to design and adaptive system for clutter suppression.     

Backside effect of bistatic airborne clutter characteristics and its applications in GMTI

An interesting clutter characteristic of bistatic radars is presented, which is named as backside effect. In such an effect, the range-dependent ground clutter spectrum can be easily aligned, and Space-Time Adaptive Processing （STAP） is to be more applicable and effective for the Ground Moving Target Indication （GMTI） in bistatic systems. The backside effect is proved by the numerical calculation method and explained in point of the geometry. At last a new spectrum aligning method is induced, i.e., ADC and Rotation （ADCR）, which can gain a further performance improvement on GMTI.     

机载火控雷达慢速目标检测

该文研究机载火控雷达对慢速目标的检测方法以及发射信号带宽对慢速目标的检测性能的影响。通常情况下,机载火控雷达地杂波多普勒频率多重模糊,主瓣杂波带宽大,常规处理性能很差。该文结合实际情况。重点分析了机载火控雷达检测地面慢速目标的特点,分析了主瓣杂波这一制约系统检测性能的主要因素,比较了两类空时二维处理方案对慢速目标的检测性能。采用较大的发射带宽是火控雷达的发展方向,雷达发射信号的带宽是影响系统对慢速目标检测性能的重要因素,该文通过理论分析和仿真试验比较了不同带宽情况下系统对慢速目标的检测能力。     

一种改进的知识辅助MIMO雷达空时自适应处理方法

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波抑制问题,该文提出一种改进的基于知识辅助的空时自适应信号处理算法(KA-STAP)。根据杂波在空时2维平面的先验分布离线构造杂波子空间,以此替代基于扁长椭球波函数(PSWF)估计的杂波子空间,避免了复杂运算。仿真结果表明,所提方法不仅能减小运算量,还能获得更深的零陷以及更优的旁瓣性能。

     

机载前视阵雷达杂波谱空时分离插值方法

在机载前视阵雷达中,由于杂波距离相关性的存在,导致待检测距离单元杂波的协方差矩阵估计存在偏差,致使空时自适应处理(STAP)的杂波抑制性能下降。空时插值法是一种内插变换方法,能够有效降低机载前视阵雷达杂波的杂波距离相关性,然而该方法计算量非常大,给它的实时处理带来困难。该文提出一种空时分离的插值方法,该方法将空时插值方法在空域和时域分别独立实现。与空时插值方法相比,该方法能够在性能损失不大的情况下,极大地降低计算量,并且当存在阵元误差时,该方法也能获得好的处理性能。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

利用基于导数更新的双基机载雷达杂波距离依赖性补偿方法

该文提出了两种利用基于导数更新(DBU)的双基机载雷达杂波距离依赖性补偿新方法,分别以接收载机方向图主瓣方向的接收斜距和接收载机方向图主瓣方向的接收俯仰角余弦为更新变量,利用该方法对回波数据进行补偿后,能够有效降低双基机载雷达杂波的距离依赖性,进而大大提高空时自适应处理 (STAP)的地面动目标检测(GMTI )性能。仿真数据处理结果证明了所提方法的有效性。     

机载相控阵雷达近程杂波抑制的俯仰向空域自适应算法

该文针对机载平面阵列相控阵雷达的动目标检测提出了一种俯仰向空域自适应的近程杂波抑制算法。该方法利用平面阵列天线在俯仰向的自由度,在近程杂波的支撑区域内沿着多普勒单元选取训练样本估计协方差矩阵,计算俯仰向空域最优权。在存在距离模糊的情况下,该方法可以自适应地滤除近程杂波,保留远程杂波,从而增强了杂波的距离均匀性,有利于提高后续的方位空域和时域STAP的性能。     

一种两级机载MIMO雷达空时自适应处理方法

机载MIMO雷达可联合利用时间自由度、发射和接收空间自由度抑制杂波,但只能利用接收空间自由度抑制有源干扰。基于此特点,该文提出一种机载MIMO雷达的两级空时自适应处理方法抑制杂波和干扰。第1级处理中只利用部分空间接收自由度进行干扰抑制,同时实现降维处理;第2级通过匹配滤波获得发射空间自由度,并联合剩余接收空间自由度和时域自由度,进行空时联合自适应处理抑制杂波。该方法通过分级处理既有效利用了MIMO雷达的发射自由度进行杂波抑制,又同时大大减低了计算量和样本需求。理论分析表明存在强干扰时,两级处理的理论性能可以逼近全维处理的最优性能。仿真实验表明了该算法的有效性。     

线性预测类STAP方法研究

线性预测类STAP方法在很少的样本数下就能达到稳定的性能,特别适合非均匀杂波环境。该文分析了线性预测类STAP方法具有较好非均匀处理性能的原因,并给出了线性预测类STAP方法的定阶公式。仿真结果验证了所得结论的正确性。     

空域数据分解的两级降维自适应处理方法

传统的后多普勒自适应处理方法,如因子法和扩展因子法,虽然能大大降低自适应处理时的运算量和独立同分布样本的需求量,但在天线阵元数进一步增大的情况下,还是不能有效抑制杂波。针对这一问题,该文提出一种空域数据分解的两级降维自适应处理方法。该方法将多普勒滤波后的空域数据进行分解,使其变为两个向量的Kronecker乘积,得到一双二次代价函数,利用循环迭代的思想求解最优权。实验表明该方法具有快速收敛,所需训练样本少的优点,尤其在小样本条件下该方法抑制杂波的性能明显优于因子法和扩展因子法。     

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。     

有源干扰条件下机载MIMO雷达STAP协方差矩阵秩的分析

该文分析了正侧阵机载MIMO雷达杂波加有源干扰协方差矩阵的结构,得到杂波加有源干扰协方差矩阵秩的上界为杂波的秩与有源干扰的秩之和减去有源干扰个数。并由此得到MIMO雷达杂波加有源干扰协方差矩阵非满秩而SIMO雷达杂波加有源干扰协方差矩阵满秩时有源干扰个数的范围。当有源干扰的数目在此范围时,SIMO雷达的理论性能严重下降,而MIMO雷达在理论上仍然有足够的自由度来抑制杂波和有源干扰,从而保证有较好的性能。通过仿真实验验证了上述结论。     

一种改进的基于低秩逼近的空时自适应处理算法

针对非均匀杂波情况下的空时自适应处理的小样本问题,该文提出一种基于权矩阵低秩逼近的空时自适应处理方法.与传统的低秩逼近算法不同,利用空时导向矢量特殊的克罗累计性,该文重新构造新的权矩阵,使得该权矩阵的行数与列数尽可能地相近或相同,以减少算法所需的样本个数和计算量.采用低秩逼近方法对新构造的权矩阵进行表示,则原二次优化问题转化为求解一个双二次代价函数问题.实验表明,改进的空时权矩阵低秩逼近方法能有效地提高空时自适应处理的收敛速度和降低算法复杂度.     

机载MIMO雷达两级降维杂波抑制方法

该文针对机载MIMO雷达杂波抑制问题,提出一种低复杂度的空时自适应处理(STAP)方法。首先利用多普勒滤波对杂波信号进行时域降维处理;然后将空域发射-接收2维波束形成权向量表示成发射权和接收权的Kronecker积,并建立关于这两个权值的二元二次代价函数从而实现空域二次降维;最后提出最小化代价函数的双迭代算法,交替优化两个权值。仿真结果表明该算法收敛速度快,运算量小,尤其在小样本条件下其杂波抑制性能显著优于mDT方法。     

基于频率分集阵列的机载雷达距离模糊杂波抑制方法

针对机载预警雷达运动目标存在距离模糊的问题,该文提出一种基于频率分集阵列体制的空时自适应处理(STAP)距离模糊杂波抑制方法。该方法利用频率分集引入的距离维可控自由度,将距离模糊数反映到信号的导向矢量中,通过将不同距离模糊区域的杂波和目标信号在空间频率域实现分离,并在不同的距离模糊区实现杂波抑制。该方法仅在一个脉冲重复频率下即可实现运动目标检测和距离解模糊,大大提高了机载雷达系统的性能。仿真实验验证了该文方法的有效性。     

非正侧视阵机载雷达杂波抑制算法研究

非正侧视阵机载雷达的空时二维杂波谱随距离的变化而变化,即在距离维是非均匀的,因此不能直接由邻近距离单元估计杂波协方差矩阵。为了解决这种由距离依赖性引起的杂波特别是近程杂波的非均匀问题,该文对多普勒频移算法进行了改进,将经过多普勒频移补偿后的数据转换到阵元-多普勒域,在多普勒域进行空间频率补偿,提高其在主杂波区的性能。改进算法既充分利用了原算法简单,易于实现的特点,又克服了原算法在大偏航角下性能下降的缺陷,仿真结果验证了该算法的有效性。     

非均匀环境下利用杂波脊信息的杂波滤除方法研究

该文针对空时自适应检测训练样本中含有干扰目标会导致目标检测性能下降的问题,提出一种利用杂波脊先验信息滤除杂波的方法,使目标检测不受训练样本中干扰目标的影响,并且提高了小样本情况下的检测性能。利用机载雷达地杂波在角度多普勒空间的分布特点,结合杂波2维高斯功率谱密度模型,构造杂波协方差矩阵用于滤除对目标有遮蔽影响区域内的杂波。模型参数的设定充分结合了环境先验信息,使参数设定快速准确。通过仿真数据和MCARM实测数据的仿真实验,结果表明在训练样本被干扰目标污染和小样本情况下,利用杂波脊信息的杂波滤除方法均能有效滤除杂波,检测性能高于传统的自适应检测方法。     

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。     

前视阵高速雷达空时处理方法研究

多普勒严重模糊,训练样本有限是高速平台雷达面临的重要问题,协方差矩阵估计误差以及目标约束误差将使处理器性能严重下降。针对上述问题,该文对前视阵杂波自由度进行了研究,分析表明杂波特征谱与孔径带宽积、时宽带宽积以及空时耦合特性有关。该文提出基于主瓣区域空时多波束的鲁棒空时处理方法,首先通过空时多波束降低杂波自由度,然后利用多普勒区间约束的方法,提高了处理器的性能和系统鲁棒性。仿真实验证明了该文方法的有效性,当样本中存在目标信号时,该文方法相比传统固定约束矢量的方法输出信杂噪比性能平均提高5 dB左右。