基于线性时频分析的非平稳源空间谱估计

针对存在幅度和相位调制的非平稳信号的定向问题,本文提出了一种改进的线性时频空间谱估计算法。该算法首先在线性时频面上检测信号的时频脊,并沿各时频脊进行采样形成独立的阵列时频快拍,然后对各快拍采用通用算法进行空间谱估计,此时阵列能估计的信号源数已不再受阵元数的限制。计算机仿真实验表明,该算法具有优良的定向精度,且能有效地对多个非平稳信号源进行分离和空间谱估计,其计算量远低于二次时频空间谱估计算法。     

宽波束高频雷达的超分辨率时-空级联处理

针对在宽波束高频雷达目标探测中传统傅立叶变换频谱分析方法多普勒分辨率较低的问题,提出了一种全超分辨率的时-空域级联信号处理方法.首先利用多重信号分类(MUSIC)算法获得频域超分辨率谱估计,构造出相应于各信号频率的信号子空间,将原始信号向各子空间进行投影变换以获得相应于各信号频率的阵列快拍,然后利用其进行空域超分辨率谱估计,获得相应的到达角.利用该方法能有效地采用短相干积累时间进行多目标的频率-到达角参数估计,从而有效地提高了宽波束高频雷达的目标探测和跟踪性能.数值仿真实验验证了该方法的有效性.     

高频雷达机动目标的时频图像处理方法研究

高频雷达机动目标检测实为复杂外部环境和强地海杂波下的非平稳弱信号处理,针对非平稳特征提出了基于时频分析和图像处理的方法.首先应用时频分析方法得到机动目标的时频谱,进而在时频谱上进行频率维的恒虚警检测并形成目标像、在时间维应用区域生长技术提取目标的速度时变脊线.时频图像处理方法经频率维和时间维的多级处理、在保证系统检测性能的情况下可精确提取机动目标的速度时变信息.实测数据的处理验证了其有效性.     

基于时频二维图像的高频雷达低速目标检测

海面低速目标的非均匀运动和射频瞬态干扰引起的多普勒谱展宽影响高频地波雷达检测目标的准确性.利用时频分析方法将相干积累时间内由于目标非均匀运动和射频干扰引起的信号能量变化显示于时间-频率二维图像上,并根据目标信号对应时频图像上非线性曲线的特点提出一种基于二值形态学的方法用于区分目标和干扰信号.现场数据的分析结果证明该方法可以从展宽的多普勒谱中准确地检测出目标.     

基于频域分割的机载冰川雷达宽波束运动补偿算法

对于方位向宽波束的机载高分辨率冰川厚度探测雷达进行运动补偿在实际应用中具有重要意义。该文提出了一种对宽波束正下视机载冰川厚度探测雷达系统进行运动补偿的方法。使用频域分割方法把宽波束运动误差转换为窄波束误差,在对各块数据完成窄波束补偿后相干叠加得到运动补偿后的数据。该算法直接在时域对误差进行补偿,不受误差形式的限制。文中对机载冰川雷达运动误差的空变性进行了详细分析,给出了补偿算法的原理和处理流程。针对本实验室研制的VHF波段的冰川雷达系统,分别对低频和高频运动误差进行了点目标仿真,验证了该方法的有效性。     

基于时频分析的高频地波雷达目标检测算法

为提高海事监测中高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar,HFS-WR)对运动目标的检测准确率,提出了一种基于频谱细化和小波尺度谱重排时频分析的运动目标检测算法.对HFSWR的接收信号进行频率细化处理以提高后续时频分析的频率分辨率;然后,进行基于Morlet小波的时频分析以提取目标的时频分布特征,为提高时频分布的集中性和抑制交叉项干扰,对小波尺度谱进行重排;根据得到的时频分布特征实现可疑目标区的精确检测.实验结果表明:该算法能有效检测多普勒频率相差很小的运动目标以及海杂波附近的运动目标,可用于对常规目标检测算法无法判定的可疑目标区域进行精细、准确的目标检测与分析.     

基于多频信息融合的高频雷达目标检测

针对高频雷达面临的干扰严重、目标雷达散射截面(Radar Cross-Section, RCS)起伏等问题, 提出将靶场雷达中的多频探测技术引入高频雷达, 大幅降低了干扰和RCS起伏对雷达系统目标检测能力的制约, 同时提出了一种基于非相干积累的多频信息融合技术, 将多频点数据在速度域上进行非相干积累, 获得高信噪比, 进一步提升高频雷达目标检测能力.通过仿真和实测数据验证, 上述方法能够在原有信噪比基础上得到提升, 与理论值相近.证明该方法有效.     

基于STFT和Hough变换的高频雷达机动目标检测

高频雷达回波中存在强大的地海杂波及各种高频干扰,一般通过空、时、频三维处理实现目标的检测。对于机动目标,该方法在两方面存在缺陷。其一,机动目标回波在相干积累时间内相位呈非线性变化,导致多普勒频谱展宽、检测性能下降。其二,上述处理过程不能获得目标的加速度。本文针对上述缺陷提出了基于STFT和Hough变换的高频雷达机动目标检测方法。其中,STFT用于获得目标回波的时频谱,而Hough变换通过对目标的时频"谱脊"进行非相干积累实现目标的检测并估计其速度和加速度。理论分析和数据处理结果均表明该方法在高频雷达机动目标检测方面性能良好。     

高频地波舰载超视距雷达的双零点波束测角方法

在高频地波舰载超视距雷达中,雷达平台的运动导致了一阶海浪谱(Bragg谱线)的展宽.提取和检测落入此展宽区的目标是舰载条件下面临的主要困难.本文分析了Bragg谱线展宽的原因,提出了用单零点波束提取目标并用分裂的双零点波束测角的具体方法.在文章中用计算机对该种方法进行了仿真,仿真结果证明该方法作为高频地波舰载超视距雷达目标检测方法是有效的.     

雷达动目标短时稀疏分数阶傅里叶变换域检测方法

复杂背景下的动目标检测技术是雷达目标探测的关键技术和难点之一,亟需发展和研究高时频分辨率、大数据量高效以及适用于多分量信号分析的方法和手段.该文结合经典时频分析技术和高分辨稀疏域信号处理的优势,提出短时稀疏分数阶傅里叶变换（ST-SFRFT）并用于雷达动目标检测和参数估计,实现时变信号高分辨时频表示的同时,改善SCR,提高复杂环境下雷达动目标检测的性能.实测对海雷达数据验证表明,所提方法在抗杂波以及参数估计精度等方面较经典时频动目标检测方法有明显优势.     

应用时频分析进行高频雷达射频干扰抑制

射频干扰是困扰高频雷达工作的难题之一.本文基于雷达基带采样信号中射频干扰和有用目标信号的时频分布的差异,提出了一种新的射频干扰抑制方法.将该方法应用于高频地波雷达的回波信号处理中,能有效地抑制射频干扰却不损失目标信号,从而使回波距离-多普勒谱的质量得到改善,大大提高了系统的抗干扰能力.该方法也可视为自动实时选频系统的一种软实现.     

时频联合处理方法在地波高频雷达中的应用

一般采用时域或频域的方法对雷达信号进行分析。时频联合处理方法在时间-频率二维空间对信号的特性进行分析,从而进一步得到信号频谱分量在时间轴上的分布图。因此,对于具有时变频率分量的空中目标回波而言,时频联合处理方法是一种有效的分析方法。文中简要介绍了时频联合处理方法的基本方程,采用时频联合处理方法对具有多个频谱分量的混合信号、噪声加信号和高频雷达在强海杂波背景下的空中机动目标回波信号进行了分析和说明。结果表明,时频联合处理方法的应用能大大提高高频雷达对目标的探测能力。     

高频线性调频雷达的高精度目标瞬时距离估计

高频线性调频雷达的距离量化步长通常为几公里,相对舰船目标尺度而言测距精度非常低.本文分析了目标的距离谱及目标的运动对其瞬时幅度的影响,提出了一种新的高精度目标瞬时距离估计方法.该方法首先确定目标的时频分布,然后通过相邻三个距离点上目标的瞬时幅度比拟合出目标的瞬时距离.计算机仿真实验和雷达实测信号处理结果表明该方法是有效的,它大大提高了高频雷达的目标测距精度.     

希尔伯特-黄变换在SAR信号处理中的应用研究

合成孔径雷达（SAR）回波信号是一个典型的非线性非平稳信号,联合时频分析理论是分析此类信号的最佳选择。本文引入一种新的时频分析方法——希尔伯特．黄变换（HHT）,与传统的魏格纳-威利分布（WVD）相比较,对SAR回波信号进行检测,判断目标的存在,验证了希尔伯特-黄变换在SAR信号处理中的可用性及能量聚集性。     

基于线阵的MIMO-ISAR二维成像方法

针对多输入多输出逆合成孔径雷达(MIMO-ISAR)成像中空-时阵列非均匀造成的成像数据不均匀,该文基于线阵建立了目标空-时回波信号模型,经过推导,提出一种相同距离单元横向聚焦的成像方法。该方法首先进行距离补偿,将空时分布的距离像对齐至目标初始位置;然后构建相位因子,补偿非关心方向运动引起的相位变化;最后对相同距离单元数据沿横向相干叠加,实现横向聚焦。该算法不受阵列形式的限制,无需数据均匀化处理,而且能够横向定标,仿真验证了该方法的有效性。     

Moving target detection in foliage using along track monopulsesynthetic aperture radar imaging

This paper presents a method for detecting moving targets embedded in foliage from the monostatic and bistatic synthetic aperture radar (SAR) data obtained via two airborne radars. The two radars, which are mounted on the same aircraft, have different coordinates in the along track (cross-range) domain. However, unlike the interferometric SAR systems used for topographic mapping, the two radars possess a common range and altitude (i.e., slant range). The resultant monopulse SAR images are used to construct difference and interferometric images for moving target detection. It is shown that the signatures of the stationary targets are weakened in these images. Methods for estimating a moving target's motion parameters are discussed. Results for an ultrawideband UHF SAR system are presented.     

Optimal detection using bilinear time-frequency and time-scalerepresentations

Bilinear time-frequency representations (TFRs) and time-scale representations (TSRs) are potentially very useful for detecting a nonstationary signal in the presence of nonstationary noise or interference. As quadratic signal representations, they are promising for situations in which the optimal detector is a quadratic function of the observations. All existing time-frequency formulations of quadratic detection either implement classical optimal detectors equivalently in the time-frequency domain, without fully exploiting the structure of the TFR, or attempt to exploit the nonstationary structure of the signal in an ad hoc manner. We identify several important nonstationary composite hypothesis testing scenarios for which TFR/TSR-based detectors provide a “natural” framework; that is, in which TFR/TSR-based detectors are both optimal and exploit the many degrees of freedom available in the TFR/TSR. We also derive explicit expressions for the corresponding optimal TFR/TSR kernels. As practical examples, we show that the proposed TFR/TSR detectors are directly applicable to many important radar/sonar detection problems. Finally, we also derive optimal TFR/TSR-based detectors which exploit only partial information available about the nonstationary structure of the signal