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。      

机载预警雷达KA-STAP杂波抑制方法研究

提出了一种机载预警雷达杂波抑制方法。该方法针对非均匀环境空时样本不足导致空时二维自适应信号处理（STAP）性能受限的问题,采用同一平台获取的相同频段、分布近似的历史数据,参与构建了空时二维自适应信号处理（STAP）的协方差矩阵,开展杂波抑制效果评估。基于实际数据的杂波抑制结果表明,可以有效提高杂波背景下目标信杂噪比,在强杂波区的杂波抑制得益明显,在弱杂波区杂波抑制性能不恶化。最后,针对该方法的工程应用提出了系统设计考虑,为机载预警雷达反杂波提供了新的思路。     

复杂地形环境下基于GAMP-STAP的低空风切变风速估计方法

针对机载气象雷达在复杂的地形环境下探测低空风切变时,地杂波呈现非均匀特征和难以获取足够的独立同分布(IID)样本,导致空时自适应处理(STAP)杂波抑制性能变差,使得风切变风速估计不准的问题。该文基于杂波信号稀疏特性,提出一种广义近似消息传递(GAMP)STAP方法,GAMP-STAP仅利用少量的样本在复杂地形环境下实现了风速较准确的估计。该方法首先利用杂波脊的先验信息构造稀疏字典,然后在贝叶斯框架下利用GAMP算法估计杂波幅度,恢复杂波功率谱,进而计算杂波协方差矩阵,最后构造STAP滤波器实现杂波抑制以及风切变风速估计。后续实验仿真结果证明了该方法的有效性。     

地球自转对天基雷达杂波特性影响分析

与机载平台雷达探测时的空时二维耦合杂波特性不同,天基平台雷达探测时地球自转对杂波的多普勒谱调制影响,导致杂波频谱进一步展宽,杂波抑制变得更加复杂。文中主要研究地球自转对PD体制天基平台雷达杂波回波特性的影响,并进行了仿真,首次得到PD体制下天基平台杂波回波的距离多普勒谱图,为天基雷达杂波抑制和目标检测提供理论基础和依据。     

基于空时采样矩阵的机载MIMO雷达杂波抑制方法

相对于传统机载相控阵雷达单输入多输出（SIMO）体制，多输入多输出（MIMO）机载雷达中的空时自适应处理（STAP）技术可以获得杂波抑制和动目标检测性能的大幅提升。但是传统机载MIMO雷达空时自适应处理所需要的计算量和样本需求量巨大，无法满足非均匀杂波环境和实时性要求。为了解决这一问题，本文提出了一种机载MIMO雷达空时自适应杂波抑制方法（clutter suppression based on space time sampling matrix, CSBSM）。该方法利用了杂波协方差矩阵的低秩特性，基于空时采样矩阵构造杂波协方差矩阵，并通过空时滑窗处理对杂波功率进行估计，在非均匀杂波环境下CSBSM方法仅需要单个样本即可实现对杂波的有效抑制。同时，由于空时采样矩阵和独立采样点位置可离线计算，因此CSBSM方法的运算量较小，适用于极端非均匀杂波环境。计算机仿真结果验证了所提方法的有效性。     

天基雷达空时二维杂波建模与仿真

讨论了天基雷达空时二维杂波的建模和仿真方法,给出了空时杂波回波仿真公式并讨论了杂波单元的划分、径向速度和地面位置的计算等.仿真结果表明天基雷达杂波的严重距离模糊以及由地球自转引起的非平稳性会使得空时自适应处理的性能下降;最后指出了天基雷达杂波抑制对空时自适应处理的要求.     

基于俯仰维信息的天基双基地雷达正交投影STAP算法

分析了天基双基地雷达的地杂波距离模糊引起的杂波多普勒展宽特性.针对天基双基地雷达距离模糊杂波的抑制问题,提出了一种基于俯仰维信息的正交投影(OP)空时自适应处理(STAP)算法.该算法利用杂波空间导向矢量中的俯仰信息来构造正交投影矩阵,然后对投影后的空时数据进行空时自适应处理.结果表明,基于俯仰维信息的正交投影变换实现...     

一种基于联合稀疏恢复的空时自适应处理方法

基于杂波谱稀疏恢复的空时自适应处理(STAP)技术可显著降低对训练样本的需求,因此适用于非均匀杂波环境。然而,现有杂波谱稀疏恢复STAP 方法均是基于单样本恢复或多样本分别独立恢复后联合处理,并没有同时利用多个样本中的信息,而且恢复性能易受噪声影响。针对上述问题,该文提出一种基于杂波子空间的联合稀疏恢复STAP 方法。该方法可充分利用多个训练样本中的杂波信息对杂波谱进行恢复,并在噪声环境下具有稳健的杂波抑制性能。仿真实验结果验证了所提方法的有效性。      

地基相控阵雷达STAP应用研究

针对现代地基雷达传统方法抑制杂波不彻底的情况,根据空时二维信号处理技术（STAP）的特点和发展趋势,提出了将空时二维信号处理技术应用于地基二维相控阵雷达中的设想。根据地基雷达运动杂波的特点,在考虑误差情况下,对运动杂波二维耦合谱进行分析和仿真;初步构想了应用STAP的地基雷达无源干扰抑制结构,并对全空时自适应处理器抑制运动杂波进行仿真分析。结果表明,空时二维信号处理抑制运动杂波可以取得很好效果。     

基于三维原子范数的机载MIMO雷达STAP算法

针对机载多输入多输出（MIMO）雷达空时自适应处理（STAP）使用稀疏恢复技术时存在的格点失配问题,提出了一种基于三维原子范数的机载MIMO雷达STAP算法。该方法利用杂波空时谱在角度?多普勒域上固有的稀疏性,根据低秩矩阵恢复理论构造了基于三维连续原子集的MIMO雷达杂波信号稀疏恢复模型,避免了稀疏恢复中的格点失配问题,实现了杂波空时谱的高分辨率估计,有效提高了机载MIMO雷达STAP杂波抑制性能。仿真实验表明,本文方法在存在格点失配情况下的MIMO雷达STAP处理性能优于已有的基于字典网格的稀疏恢复方法和二维原子范数方法。     

双基地机载预警雷达空时自适应处理方法

本文在文献[1] 所建杂波模型的基础上,进一步研究空时自适应处理对双基地机载预警雷达杂波的抑制问题.深入分析了双基地机载预警雷达杂波距离多普勒特性,进而提出了一种基于距离多普勒补偿的空时二维自适应处理方法.理论分析与计算机仿真表明,该算法能有效实现工作于低重频时双基地机载预警雷达杂波抑制.     

双基地机载预警雷达空时二维杂波建模及杂波特性分析

本文建立了双基地机载预警雷达空时二维杂波模型,其中考虑了双基地雷达的几何配置、雷达的系统参数、各种误差及距离模糊等实际因素对杂波谱的影响.基于该模型分析了杂波特性,并计算了杂波的空时二维似然谱,结果表明所建杂波模型是合理的.该模型是研究双基地机载预警雷达杂波抑制与空时自适应处理技术的基础.     

稳健的机载预警雷达多通道海杂波抑制方法研究

在机载预警雷达对海洋背景运动目标的探测过程中,雷达平台的高速运动状态使得海杂波多普勒谱发生严重展宽现象,影响目标的检测性能。针对此问题,空-时自适应处理是一种有效的杂波抑制技术,该技术利用杂波的空-时2维耦合特性进行杂波抑制。但相对于陆地杂波而言,海杂波的内部复杂运动特性使得杂波空-时谱发生展宽现象,导致杂波多普勒频率与空间锥角不再保持一一对应关系,从而影响杂波抑制效果。针对海杂波的运动特性,该文提出一种稳健的基于子空间投影的杂波抑制处理算法,所提算法通过滤波凹口自适应展宽技术和先滑窗滤波后自适应处理技术来提高杂波抑制的稳健性。最后通过仿真的海杂波数据和实测海杂波数据验证了所提算法的有效性。     

A clutter-suppression method for airborne bistatic polarization radar based on polarization-space-time adaptive processing

Clutter suppression poses serious problems for airborne, bistatic radar systems. Suppression may be increased using space-time adaptive processing (STAP), but suppression of slow targets is poor and target detectability is compromised. Furthermore, sufficient independent and identically (IID) training samples cannot be obtained through the use of practical applications, and the STAP performance degrades significantly due to the inaccuracy of the estimated clutter-plus-noise covariance matrix, especially in nonstationary and heterogeneous environments. Here, we present a new airborne, bistatic radar system. We transform the array from a single polarized channel to two channels, each with two orthogonally polarized antennae, and combine polarization-dimensional information with that of the space-time domain; we term our algorithm “polarization-space-time adaptive processing”. This algorithm further suppresses clutter and enhances the detection of slow targets. Sparse recovery space-time adaptive processing (SR-STAP) can reduce the need for clutter samples and suppress clutter effectively using limited training samples for airborne radar. The algorithm first uses the clutter sparse recovery function of STAP to suppress clutter in the H and V channels. Then, polarization processing is employed to further restrict mainlobe clutter. We present numerical examples to demonstrate the effectiveness of the new technique.

     

双基地机载预警雷达杂波建模与分析

建立了双基地机载预警雷达杂波模型,并通过对双基地机载预警雷达杂波空时谱结构的分析,得出了双基地机载预警雷达任意几何配置条件下,杂波谱结构随双基地机载预警雷达探测距离和变化趋势的一般性规律.仿真结果验证了所得规律的正确性.对双基地机载预警雷达杂波谱结构的认识有助于开展对双基地机载预警雷达杂波抑制与空时自适应处理技术的研究.     

基于多帧观测联合感知的空时自适应处理

在机载雷达体制中,空时自适应处理STAP(Space-Time Adaptive Processing)可有效抑制杂波并显著提高雷达对慢动目标的检测性能.但是在非均匀环境中,缺乏独立同分布的训练样本会使STAP性能严重下降.针对这个问题,本文提出一种基于多帧观测联合感知的空时自适应处理方法.该方法交替发射正交信号和普通的相控阵信号.检测前,通过当前及先前的环境回波感知观测场景获取杂波信息;检测时,先利用杂波信息结合平台参数及系统参数估计杂波协方差矩阵,再将估计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,抑制杂波,提高输出信杂比.仿真结果表明,与现有的知识辅助类STAP算法和降维算法相比,该方法在缺乏准确先验知识的情况下,可以有效地抑制非均匀杂波.     

高频地波雷达空时自适应目标检测

针对高频地波雷达接收到的海杂波数据在落入Bragg峰区域时目标会被海杂波所遮盖的特点,通过对海杂波的空时耦合特性的分析,将空时自适应信号处理运用到超视距雷达中,提出抑制海杂波的同时检测被海杂波所遮盖的舰船的新方法.实测数据的处理结果证明了所提出利用空时自适应处理抑制海杂波的有效性和实用性.     

基于杂波谱稀疏恢复的空时自适应处理

在机载雷达体制中,空时自适应处理(STAP)可有效抑制杂波并完成动目标检测.但在实际杂波环境中,由于缺乏独立同分布的训练样本,传统STAP算法性能下降严重.针对这一问题,我们利用STAP体制下杂波在角度-多普勒域上的稀疏性,提出基于稀疏恢复的SR-STAP方法,可在少量训练样本下实现高分辨空时杂波谱及相应杂波协方差矩阵...