天基分布式雷达GMTI方法

小卫星分布式雷达具有很多优点,但由于平台速度高、天线面积小、超稀疏分布,给信号处理带来了近场、宽带、混合基线等问题.本文针对地面慢速目标检测(GMTI)提出一种非同时采样空时自适应处理方法,能够有效缓解近场、方位去相关等问题,并提出两种提高GMTI性能的方法,新方法对复杂地形的适应性大大提高,仿真结果证实了方法的有效性.     

基于零相关区序列集的空时自适应处理地面运动目标检测算法

在多发单收的合成孔径雷达-地面运动目标检测(SAR鄄GMTI)雷达系统中,虽然多颗卫星之间不需要数据传送就能在接收卫星上实现地面运动目标检测,但存在由于空间发射互相正交的一组波形而导致SAR 成像相干积累的积分旁瓣过高的问题,从而影响对后续的图像域杂波相消性能。因此,文中提出了将空时自适应处理算法用于发射零相关区序列集(ZCZcodes)信号的星载多入单出系统,这样不用考虑积分旁瓣对SAR 成像质量和图像域杂波相消性能带来的影响,且计算量较SAR鄄GMTI 算法小,同样不需要数据传送也在接收卫星上实现了地面运动目标检测。仿真结果和性能分析验证了该方法的有效性。     

基于卷积神经网络的天基预警雷达杂波抑制方法

利用天基预警雷达实现动目标指示具有重要的军事应用价值。对于天基预警雷达,其平台高速运动及受地球自转影响导致杂波复杂非平稳性,更大的波束照射区域带来更严重的杂波非均匀性,从而导致适用于机载预警雷达的传统空时自适应处理(STAP)方法无法直接应用。针对上述问题,该文分析了天基预警雷达杂波分布特性,并构建了基于卷积神经网络(CNN)超分辨谱估计的STAP处理框架。首先,利用雷达系统和卫星轨道参数,仿真随机生成不同纬度、距离门、阵元误差、杂波起伏和地貌散射系数的回波数据集;然后,设计并调优了含5个权重层的二维CNN,实现由小样本所估低分辨杂波谱到高分辨谱的非线性映射;最后,基于高分辨空时谱构造空时滤波器实现杂波抑制和目标检测。仿真实验验证所提方法在小样本条件下可实现次最优杂波抑制性能,同时所需在线运算量远低于现有稀疏超分辨类方法,因此适用于天基预警雷达实际应用。      

角度模糊对天基稀疏孔径GMTI雷达的影响与抑制方法

天基稀疏阵实现地面运动目标指示具有很大吸引力.然而稀疏阵存在栅瓣,理论分析与仿真结果表明栅瓣会产生盲速和虚假目标.本文提出一种消除角度模糊影响的简单方法:首先对均匀稀疏阵阵元位置施加随机误差消除测速盲区;随后采用陷零空时自适应处理剔除虚假目标.仿真结果表明该方法稳健、有效.     

天基稀疏阵杂波自由度分析

天基稀疏孔径实现地面运动目标指示具有很大吸引力,如何简单准确地估计空时自适应处理器的杂波自由度是一个重要的课题.针对天基稀疏孔径的两种常用类型——稀疏子阵列和非全向性阵元稀疏阵,基于空时等效理论,从等效的虚拟空间阵列角度分析了阵列的杂波自由度,得到了预测杂波自由度的简单方法,仿真结果验证了方法的有效性.最后从杂波自由度得到分布式小卫星雷达实现地面运动目标指示的基本设计约束条件.     

基于稀疏矩阵和相关函数联合优化的MIMO-OFDM线性调频波形复用设计与实现方法

多输入多输出合成孔径雷达(Multiple-Input Multiple-Output Synthetic Aperture Radar, MIMO SAR)发射信号应该具有大时间带宽积和良好的模糊函数特性。该文联合优化稀疏矩阵和相关函数来设计多路正交的MIMO SAR 正交频分复用线性调频(OFDM chirp)信号,首先将MIMO SAR波形设计转化为跳频频率与跳频幅度的联合设计,并提出以最小化稀疏矩阵块相关系数及信号互相关峰值和为约束条件,采用迭代搜索法求解最佳编码矩阵;并以最小化信号自相关旁瓣峰值与互相关峰值之和为约束条件,采用遗传算法确定最佳幅度矩阵;最后采用组合优化搜索法设计出最佳信号。文中还分析了发射阵元数目、跳频总间隔数及总频率选择数与信号性能之间的关系。仿真结果表明此方法可以设计多路正交大时间带宽积OFDM chirp信号,同时降低信号的互相关峰值与自相关旁瓣峰值、提高互模糊性能。      

基于降维稀疏重构的高效数据域STAP算法研究

本文基于信号稀疏重构技术,研究利用待检测样本直接进行动目标检测的高效空时自适应处理（STAP ）方案。该方案对时域降维的阵元-多普勒域数据采用空域稀疏重构技术估计高分辨率角度-多普勒谱,进而基于稀疏空时谱研究知识辅助的动目标检测算法。理论分析和仿真实验结果表明：本文算法能有效抑制杂波实现慢动目标检测,且运算量小易于实时并行处理。     

利用子阵处理提高天基SAR的性能

未来天基SAR向大场景区域、高分辨率方向发展．不仅要求监视大场景区域内的固定目标，而且要求能够同时对其中的运动目标进行指示。利用多个接收子阵并结合文中提出的空时处理方法，可同时实现大观测带、高分辨率SAR成像和地面运动目标检测。     

一种机载前视SAR动目标检测方法

当机载雷达接收天线阵面处于前视时,由于接收天线之间没有沿航迹基线,致使已有的基于沿航向基线的合成孔径雷达(SAR)动目标检测方法如DPCA,ATI方法无法应用。此外,由于在前视条件下地杂波的多普勒频率与空间角频率呈现非线性关系,从而给地面运动目标的检测带来困难。针对该问题提出了一种机载前视阵雷达SAR地面运动目标检测定位方法,该方法在短脉冲条件下利用降维空时自适应处理(STAP)技术对杂波进行抑制,然后采用最优波束形成方法对动目标进行径向速度搜索。该方法能够实现在前视SAR条件下的地面动目标检测。仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

利用GA实现非对称稀疏线阵旁瓣电平的优化

该文讨论运用遗传算法综合非对称的稀疏直线阵列(阵元从规则栅格中稀疏)。阵元在中心两侧非对称分布的布阵方式提供了可利用的优化自由度,将更有利于提高稀疏阵列的性能。构造了阵元关于阵中心非对称时优化旁瓣电平的适应度函数,仿真结果表明,无对称约束的阵元排列,不仅可以进一步抑制稀疏线阵的相对旁瓣电平(RSLL),而且当阵列由有向阵元组成时,有益于改善阵列波束扫描过程中RSLL的恶化。     

基于时空二维信号处理的合成孔径雷达动目标检测

本文基于时空二维信号处理方法，利用阵列天线回波的时空等效性，对合成孔径雷达数据进行运动目标成像处理，该方法克服了单天线系统中由于运动目标径向速度太小而不能检测和成像的固有缺点，解决了盲速问题，实现慢速运动目标成像，计算机模拟表明了算法的有效性。     

基于MIMO-SAR体制的空频域自适应动目标检测技术研究

多发多收星载SAR使用多天线从不同的相位中心发射正交编码信号,多个接收相位中心接收回波后形成多通道信号,显著增大了空间自由度,有利于地面动目标检测.该文研究了多发多收星载SAR空时自适应信号处理进行地面动目标检测的技术,针对星载SAR回波信号的特点,在研究空频自适应处理算法的基础上,使用基于特征值分解的空频自适应处理算法对多发多收星载SAR的杂波进行抑制,最后完成对动目标的检测.仿真数据处理结果验证了该文方法的有效性.     

Space-time processing for multichannel synthetic aperture radar

Synthetic aperture radar (SAR) provides high-resolution images of a non-moving ground scene, but fails to indicate the presence and position of moving objects. As in airborne MTI (moving-target indication) systems the solution to this problem is to use an array of antennas or subapertures and several receiving channels (`MSAR', or multichannel SAR), and to apply multichannel clutter suppression. One of the most efficient methods is adaptive space-time processing (STAP), which can be simplified to frequency-dependent spatial processing in the Doppler domain. Some of these techniques applied to SAR are reviewed and illustrated with data gathered by the German experimental multichannel SAR system `AER-II'     

地杂波背景下运动点目标的SAR成像算法

以理想面目标回波作为地杂波的近似，对面目标特征、面目标回波信号及其处理进行了分析，给出了以面目标为背景的运动点目标SAR成像算法，通过具体实例模拟仿真出独立运动点目标的SAR成像图和以面目标为背景的运动点目标SAR成像图。     

基于空时等效采样复用的星载SAR宽域运动目标检测与成像

高分辨宽测绘带静态场景成像与运动目标检测与成像是星载合成孔径雷达(SAR)两个重要功能需求,也是新体制SAR的前沿和重点.现有的基于阵列接收多相位中心技术可解决方位分辨率与测绘带宽的矛盾,但其空时等效单通道数据难以实现运动目标的有效检测.现有的多通道SAR能改善杂波抑制和运动目标检测性能,但其对静态场景成像时仍存在方位分辨率与测绘带宽的矛盾.本文提出一种基于空时等效采样复用的信号处理新方法,同时改善了星载SAR在高分辨率宽测绘带静态场景成像与运动目标检测与成像两方面的性能.进而,本文深入研究目标径向速度在等效回波信号中引入的周期调制产生的目标方位像的"假峰"效应,并提出了有效的抑制"假峰"的补偿方法.最后,数值仿真试验验证了新方法的有效性.     

分布式小卫星SAR宽域和高方位分辨率处理方法

用多个分布式小卫星构成星座．可以完成多项雷达探测任务，如地面动目标检测(GMTI)、地面高程测量等。其探测性能可比单个卫星明显提高。分布式小卫星也可用来提高SAR的横向分辨率，主要是解决高横向分辨率与宽测绘带的矛盾。小卫星用横向孔径小的天线(为提高横向分辨率)和较低的重复频率(为加宽测绘带)，其回波信号会产生多普勒模糊，但多个小卫星的空间自由度可用来解模糊，从而可以实现宽域(宽观测条带)和高方位分辨率SAR成像。本文对分布式卫星解多普勒模糊的方法进行了讨论，并提出了对卫星星座构形的要求。如果星座构形已定，则应微调脉冲重复频率以满足解多普勒模糊的要求。     

分布式卫星SAR的慢速目标检测与成像

基于分布式卫星SAR的正侧视工作模式,该文建立了分布式卫星SAR的回波模型,提出了通过杂波抑制进行慢速目标检测和成像的算法。理论分析和仿真结果表明;该方法能有效地抑制杂波,提高运动目标的动态检测范围。     

基于GEO SAR编队飞行的动目标检测

地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)编队飞行,是指2个或2个以上的搭载了合成孔径雷达的地球同步轨道卫星协同工作,组成一颗大的“虚拟卫星”,进而完成多项任务并降低风险。GEO SAR编队飞行形成的多通道可以用来进行动目标检测。空时自适应处理(STAP)在空-时二维平面上抑制杂波,完成强杂波背景下的动目标检测。在传统STAP算法的基础上,提出了基于GEO SAR编队飞行的对地面运动目标检测的方法,并通过仿真分析了该方法的性能。     

机载SAR 对地面慢速运动目标的DPCA-CFAR 联合检测方法

在机载合成孔径雷达(SAR)动目标检测中,由于地面慢速运动目标速度较小,因此很容易被地面强主瓣杂波淹没而检测不到。文中针对地面慢速运动目标的运动特点,提出基于分数阶傅里叶变换(Frft)的DPCA鄄CFAR 联合检测的方法,在采用天线相位中心偏置(DPCA)技术进行杂波抑制的基础上进行恒虚警(CFAR)处理,从而检测到运动目标,并且根据DPCA 对消后的信号幅度和CFAR 检测门限推导了最小可检测速度,说明了提出的算法对慢速运动目标的检测性能,并进一步采用Frft 方法估计出目标速度,最后通过仿真对算法的有效性进行了验证。