一种非均匀环境下的MIMO雷达STAP算法

用来处理机载天线阵列所获数据的自适应技术被称作空时自适应处理技术。为了准确估计出检测距离单元杂波干扰的统计特性,传统的STAP算法要求训练样本和待检测样本中的杂波干扰应该是独立同分布（IID）的。但对于MIMO雷达体制和在雷达实际工作的非均匀杂波环境下很难做到这一点。本文将适用于均匀杂波环境的子空间算法推广到了非均匀环境下,仿真结果表明推广后的子空间算法在非均匀杂波环境下有着优秀的性能。     

一种机载前视阵雷达近程杂波谱补偿方法

机载前视阵雷达近程杂波谱在方位-多普勒域随距离变化剧烈,功率谱不重合并严重展宽,直接进行空时自适应处理（STAP）不能在待检测单元形成窄而深的凹口,致使地面动目标检测（GMTI）性能下降。文中提出一种导向矢量矩阵最小二乘拟合方法,该方法利用训练单元和近程待检测单元导向矢量拟合矩阵对杂波数据进行变换,使训练单元的杂波子空间逼近于待检测距离单元,从而实现了机载前视阵雷达近程杂波谱重合。仿真实验表明该方法能够对近程杂波非均匀性进行有效补偿,减轻杂波谱随距离变化对空时自适应处理性能的影响。     

任意线阵的直接数据域空时自适应处理方法

研究机载预警雷达在前视任意线阵构形下的地杂波和干扰抑制问题.在采用迭代法获得单个距离门回波数据的空时二维谱基础上,结合图像特征分析提取杂波和干扰分布特性曲线,通过将待检测单元数据向重构的杂波和干扰子空间正交投影检测动目标.能避免直接数据域方法存在的空时孔径损失和克服传统统计空时自适应处理(STAP)方法在非平稳环境性能...     

基于俯仰维信息的机载雷达非均匀杂波抑制方法

 针对机载雷达天线非正侧放置导致的非均匀杂波抑制问题,从利用阵面俯仰维信息的角度出发给出了一类解决方法.本文首先分析了机载雷达阵面非正侧放置情况下待检测距离单元的杂波构成,得到由俯仰副瓣引入的近程杂波是导致杂波非均匀的关键因素这一结论;然后给出了利用俯仰自适应波束形成级联两维空时自适应处理(2D STAP)方法来抑制非均匀杂波,同时从本质上阐述了俯仰-方位-多普勒3D STAP方法在非均匀杂波环境下具有良好杂波抑制性能的内在机理.最后通过仿真验证表明,利用俯仰维信息类STAP方法在非正侧阵导致的非均匀杂波环境下具有良好的杂波抑制性能.     

稳健的局域STAP处理器

针对现有局域空时自适应(STAP)处理器的不足,提出了一种对杂波复杂度和干扰环境变化更加稳健的局域STAP处理器—FDSP (Flexible DOF STAP Processor).该处理器根据外部干扰环境的变化情况,依据准则自适应地调整系统自由度.它不仅降低了非主杂波区杂波抑制的计算量,并且可以有效抑制有源干扰.给出了该处理器的实现方法和权值递推求解的快速算法.利用实测数据证明了该处理器的有效性.     

基于改进快速子空间迭代跟踪的部分自适应STAP算法

针对部分空时自适应(STAP)处理的特征值分解(EVD)影响杂波抑制的实时处理性能,提出了基于改进快速子空间迭代跟踪(PAST)的部分自适应STAP算法.该方法首先在PAST处理的基础上,对正交PAST方法进行改进,得到改进后的PAST(MPAST)方法;然后将MPAST方法应用于计算部分自适应STAP算法的特征子空间,从而有效提高STAP算法的收敛速度和降低自适应权矢量计算的运算量.仿真数据和MCARM实测数据分析表明,该方法能有效抑制待检测距离单元的杂波,并能在低计算复杂度下显著提高STAP处理的收敛速度.     

一种稳健的机载面阵雷达非均匀杂波抑制方法

在非均匀杂波和密集目标环境下,由于没有足够的独立同分布(IID)训练样本,传统空时自适应处理(STAP)方法的杂波抑制性能严重下降。针对以上问题,该文提出一种对阵元误差稳健的机载面阵雷达非均匀杂波抑制方法。该方法首先根据雷达系统参数先验知识构造杂波表示基矩阵。然后在考虑阵元误差的情况下,基于最小二乘准则迭代地估计杂波表示系数和阵元误差,最后利用估计得到的最优杂波表示系数和阵元误差直接在阵元脉冲域进行杂波对消。该方法无须估计待检测单元统计特性;没有孔径损失;不需要训练样本;即使在距离模糊情况下也能有效地抑制密集目标环境下机载面阵雷达回波数据中的非均匀杂波。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

机载雷达的预滤波直接数据域算法

空时自适应处理(STAP)作为一种地杂波环境下机载雷达自适应检测小目标的方法已得到广泛研究,干扰非一致性是当前的一个重要方面。由杂波脊外的强干扰(或目标)引起的分立非一致性是市区和尖峰状杂波环境下STAP性能下降的主要原因。利用级联算法得到的自适应权可用于STAP干扰的分立非一致性问题。该方法由一个直接数据域算法和一个统计自适应算法级联构成。该文提出一种带杂波衰减预滤波器的直接数据域算法来增强算法对分立非一致干扰的抑制,从而提高了STAP对付分立非一致干扰的性能。     

机载双基地STAP的OP-DW预处理算法及其性能研究

距离模糊杂波和杂波数据样本距离非均匀对机载双基地雷达杂波STAP性能影响严重,文章提出了一种正交投影-多普勒频移算法以实现模糊杂波抑制和非均匀性补偿.该算法首先基于待检测距离环杂波空间和时间多普勒频率信息构造空间和时间投影矩阵,重构杂波数据,消除模糊杂波,然后利用多普勒频移对杂波样本间距离非均匀性进行补偿.仿真表明:该...     

非均匀杂波背景下STAP降维算法研究

机载雷达对地观测时，面临由于平台运动引起杂波谱展宽，平台偏航引入垂直基线使杂波谱对高程敏感，导致方位与距离模糊。复杂地物场景局部杂波散射强度变化以及大量目标干扰等非理想因素，致使杂波分布非均匀，严重制约了杂波抑制性能与动目标检测性能。针对上述问题，本文所采用的空时自适应处理(STAP)降维算法可以有效解决慢速运动目标低检出问题，提高非均匀杂波背景下杂波的抑制能力，增强运动目标的检测性能。其特点在于：利用多维域数据实现在线地物区域划分，增大有效样本容量，样本充足条件下直接估计杂波加噪声协方差矩阵实现杂波抑制。针对孤立离散杂波、干扰，结合杂波谱重构解决单样本下的地形杂波抑制与干扰对消，通过实测数据分析证明了本文所提算法的有效性。     

基于自适应分区的非平稳杂波抑制方法

对于非正侧视阵机载雷达,杂波在近程表现出严重的非平稳性,在距离模糊情况下近程微弱目标和近程非平稳强杂波混叠,导致传统空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)方法的运动目标检测性能严重下降。为了解决该问题,本文提出了一种基于自适应分区和正交投影的机载雷达非平稳杂波抑制方法。首先,基于回波数据在距离-多普勒域将机载雷达回波自适应划分为非平稳杂波区、平稳杂波区和清晰区,然后在非平稳杂波区采取俯仰维正交投影级联STAP处理,在平稳杂波区采取传统STAP处理,在清晰区采取传统PD处理。该方法能够显著提升机载雷达在全距离和全速度域的目标探测性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

Direct data domain STAP using sparse representation of clutter spectrum

In the field of space-time adaptive processing (STAP), direct data domain (D3) methods avoid non-stationary training data and can effectively suppress the clutter within the test cell. However, this benefit comes at the cost of a reduced system degree of freedom (DOF), which results in performance loss. In this paper, by exploiting the intrinsic sparsity of the spectral distribution, a new direct data domain approach using sparse representation (D3SR) is proposed, which seeks to estimate the high-resolution space-time spectrum only with the test cell. The simulation of both side-looking and non-side-looking cases has illustrated the effectiveness of the D3SR spectrum estimation using focal underdetermined system solution (FOCUSS) and L₁ norm minimization. Then the clutter covariance matrix (CCM) and the corresponding adaptive filter can be effectively obtained. D3SR maintains the full system DOF so that it can achieve better performance of output signal-clutter-ratio (SCR) and minimum detectable velocity (MDV) than current D3 methods, e.g., direct data domain least squares (D3LS). Therefore D3SR can deal with the non-stationary clutter scenario more effectively, where both the discrete interference and range-dependent clutter exists.     

Improved Multistage Wiener Filters in Nonhomogeneous Clutter Environments

A new method combining space-time preprocessing with multistage Wiener filters（STPMWF）is proposed to improve the performance of space-time adaptive processing（STAP）in nonhomogeneous clutter scenario.The new scheme only requires the data from the primary range bin,thus it can suppress discrete interferers efficiently,without calculating the inverse of covariance matrix.Comparing to the original MWF approach,the proposed scheme can be regarded as practical solutions for robust and effective STAP of nonhomogeneous radar data.The theoretical analysis shows that our STPMWF is simple in implementation and fast in convergence.The numeric results by using simulated data exhibit a good agreement with the proposed theory.     

机载MIMO雷达空时杂波块对消器

针对机载MIMO雷达杂波空时耦合的特性,提出了一种应用于机载MIMO雷达的空时杂波块对消器。利用MIMO雷达接收杂波的多普勒相位和空域接收相位之间的关系,设计系数矩阵来对消杂波,后续级联空时自适应处理方法能进一步抑制杂波和提高动目标检测性能。仿真实验表明,该杂波块对消器能对正侧视和非正侧视机载MIMO雷达均有较好的杂波抑制能力,从而进一步提高了后续空时自适应处理算法的动目标检测性能。     

基于稀疏重构的机载雷达KA-STAP杂波抑制算法

机载雷达非均匀杂波环境下的空时自适应处理（STAP）算法会因杂波协方差矩阵估计不准导致其杂波抑制性能下降。传统知识辅助 STAP (KA-STAP)算法性能依赖于先验知识的准确程度以及配准精度,先验信息的失配可能会导致算法性能恶化。本文提出一种基于稀疏恢复技术构造杂波加噪声协方差矩阵的KA-STAP算法。该算法不依赖于先验信息,首先利用稀疏贝叶斯学习技术通过少量回波样本估计出稳健的辅助协方差矩阵,然后结合采样协方差矩阵进行空时处理。在小样本非均匀杂波场景下,该算法的输出性能优于传统KA-STAP算法。仿真结果表明了本文方法的有效性。     

稳健的基于参数化协方差矩阵估计的空时自适应处理方法

参数化协方差矩阵估计（Parametric Covariance Matrix Estimation,PCE）方法利用雷达系统参数估计杂波协方差矩阵（Clutter Covariance Matrix,CCM）,显著提升非均匀环境下空时自适应处理（Space-Time Adaptive Processing,STAP）的性能;但是在系统参数和杂波分布存在误差情况下,性能下降严重.本文提出一种稳健的基于PCE方法的STAP杂波抑制方法.首先利用稀疏恢复方法与Radon变换估计杂波分布,然后提出一种归一化广义内积统计量修正杂波的分布,最后利用PCE方法估计CCM并进行STAP杂波抑制.通过分析舰载高频地波雷达仿真和实测数据处理结果表明：所提方法的稳健性大幅提升,相比稀疏恢复STAP方法和前后向空时平滑STAP方法滤波器凹口更加准确且更深,在有效抑制杂波的同时更利于慢速目标的检测.     

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。      

Fast reduced-rank STAP algorithm based on Gram–Schmidt orthogonalisation for airborne radar

In the reduced-rank space-time adaptive processing (STAP) methods, especially the principal component (PC) analysis STAP method, a set of dominant eigenvectors must be obtained by singular value decomposition of the space-time covariance matrix. Therefore, it is very difficult to be applied in practical system due to the intense computational complexity. In order to reduce the computational burden, a fast reduced-rank STAP algorithm based on Gram–Schmidt (GS) orthogonalisation is proposed in this article. In the proposed GS-PC STAP method, the clutter subspace is reconstructed by the GS orthogonalisation of training samples. Then, the STAP adaptive weight vector is calculated by orthogonally projecting the quiescent weight vector into clutter subspace, which can hold fast convergence measure of effectiveness (MOE) and require less computational complexity by compared with the conventional PC method. Based on the simulated data and multichannel airborne radar measurements data, the corresponding convergence MOE and the clutter suppression performances are verified in the article.