采用结构协方差矩阵的机载／天基雷达的空时自适应处理

本文表明有效地采用机载／天基（A/S）杂波协方差矩阵（CCM）的部分信息可以大大提高在杂波和干扰环境下块处理空／时自适应处理机（STAP）的收敛性能。CCM的部分知识以由机载雷达团体开发的简化通用杂波模型（GCM）为基础。设定一个参数的先验知识，该参数应是易于通过与这种模型相关的雷达平台可测的（但不一定准确）。这种GCM产生一种假定的CCM。用这种假定的CCM和热噪声协方差矩阵的精确知识一起形成STAP要用的未知干扰协方差矩阵的最大似然估值（MLE）。对利用先验杂波和热噪声协方差信息的这种新算法的评估采用两种杂波模型：1）失配的GCM，2）高保真的空军研究实验室STAP杂波模型。对于这两种杂波模型，这种新算法要大大好于（即收敛更快）采样矩阵求逆（SMI）和快速最大似然（FML）STAP算法，后一种模型仅用了热噪声协方差矩阵的信息。     

现实的机载GMTI雷达信号处理

知识辅助传感器信号处理和专家推理（KASSPER）方案旨在通过考虑全部可利用的先验知识来改善机载地面动目标显示（GMTI）雷达的性能。一条很有用的信息是雷达回波信号为接近理想平面波的叠加。可以用采样GMTI雷达数据的平面波信号和杂波模型校准接收阵列、抑制杂波和检测动目标。每个距离门是单独处理的。采样协方差矩阵是不必要的。完成了综合的KASSPER Challenge Datacube处理以验证性能。     

最佳STAP的FFT共轭梯度法

提出了一种解决最佳空时自适应处理问题的快速共轭梯度迭代算法。可以用FFT实现该方法，办法是利用具有干扰协方差矩阵托普利兹块（BTTB）结构的块托普利兹矩阵。因此与对矩阵求逆的方法相比显著降低了计算的复杂性。为了说明上述方法的有效性，本文给出了计算机仿真结果。     

雷达天线系统装配性能的分析

若使现代机载雷达系统正常运行，雷达天线辐射方向图必须满足一定的技术条件。直到目前为止，多数雷达天线都是以一种清洁的天线环境（即没有考虑基底结构的近场散射或雷达天线罩影响）来设计和试验的。然而，这些高阶影响涉及到在日益增大的干扰和杂波干扰环境下增添一些外加性能要求的问题。研究了目前可以得到的用于机载雷达天线系统装配性能的分析方法和计算机软件的能力及局限性。此外，还开发了一种新的级联方法，这种方法能够     

协方差矩阵结构的广义杂波分组估计方法

针对球不变随机向量建模的相关复合高斯杂波背景下雷达目标自适应检测的协方差矩阵结构估计问题,将均匀杂波分组方法进行推广和改进,提出了杂波协方差矩阵结构的广义迭代杂波分组估计（GRCCE）方法。首先,在广义杂波分组背景下利用最大似然方法推导了协方差矩阵结构估计的迭代过程;其次,基于杂波分组思想,给出了广义杂波分组估计(GCCE),利用GCCE作为初始化估计矩阵进行迭代,得到协方差矩阵结构的GRCCE;最后,通过仿真对方法的有效性进行了检测,结果表明,GRCCE只需要一次迭代就能达到收敛,估计精度随着杂波一阶相关系数的增大而提高,而不受纹理分量参数变化的影响。与现有方法相比GRCCE适应杂波环境更广,估计精度更高,而且计算量更小。     

一种基于自适应对角加载的干扰抑制合并的改进算法

长期演进(LTE)系统作为新一代的移动通信标准,采用多输入多输出(MIMO)技术和正交频分复用(OFDM)技术提升系统频谱利用率,但是随之而来的问题是由于频率复用系数的提高,LTE系统也面临十分严重的小区间干扰(ICI)。干扰抑制合并(IRC)是降低ICI的一个有效方法,但是在实际应用中,由于导频符号数目的限制,干扰噪声协方差矩阵的估计存在较大的误差,从而导致IRC算法对干扰噪声抑制性能的下降。针对这个问题,将自适应对角加载(DL)技术引入IRC算法中,利用最小恒模误差准则来自适应计算对角加载系数,并对估计出的干扰噪声协方差矩阵进行修正,改善IRC算法在干扰场景下的性能。链路级的仿真实验表明,改进的算法能够有效地提高IRC算法对ICI的抑制能力。     

双天线对旁瓣匿影雷达相参干扰的应用技术

双天线干扰体制是一部干扰机采用两部干扰天线同时对目标实施干扰，可以实现对旁瓣匿影雷达的干扰。重点研究采用双天线相参干扰对抗旁瓣匿影雷达的方法，分析了干扰效果。计算和仿真的结果表明当干扰对准雷达主瓣方向的偏角不大于10°，两天线相距大于500m时对雷达有显著的（压制性的）干扰效果。     

用于视景增强的新型区域成像雷达

近年来要求为现有机载雷达增加前视能力和呼声愈来愈高，而现有的雷达系统不能满足这种需求。本文提出了一种旨在覆盖飞行路线正前方扇形区域的新方法。这种新型的雷达系统被命名为SIREV（用于视景增强的区域成像雷达），目前正由DLR研制。由于系统具有全天候能力，并且在俯视（测绘模式）与前视条件下均可得到高质量的雷达图像，特别是适用于导航，自主进近着陆与地面滑行引导。本文着重研究这种新型系统的全方位分辨特性，还将计算方位带宽与分辨率，并讨论它们与照射扇区的关系。最后以上述研究为基础确定了系统参数，对这种新型雷达系统做出了概括描述。     

终端为“半球＋平面叶片”时进气道的RCS

首先分析了进气道等效圆波导中发动机等效“半球＋ 平面扇形金属叶片”终端的不连续性，根据电磁场互易定理和物理光学法（ Ｐ Ｏ） 计算了这种终端的反射系数；然后利用“传输模式叠加法”计算了进气道的雷达散截面（ Ｒ Ｃ Ｓ） 。计算结果与实验结果比较吻合，优于文献给出的计算结果。这种方法采用模式迭加求和，避免了普通模式法需进行大型矩阵计算以及对计算机内存的过高要求。     

基于直接数据域的三维空时自适应杂波抑制

在相控阵机载预警（AEW）雷达杂波抑制中三维空时白适应处理（3D-STAP）的性能最优，然而，三维处理存在两个方面的缺点：一是自适应权的计算量较大，二是估计杂波协方差矩阵时需要大量的训练样本（这在实际非均匀环境中很难满足），因而无法应用。先时后空白适应处理（T-SAP）不但计算量低，而且性能接近最优。现提出了一种基于直接数据域（DDD）的三维先时后空白适应处理（3D-T-SAP）方法，即先对每个二维空域通道用具有超低旁瓣的多普勒滤波器将杂波作局域化预处理，再对各个或相邻几个多普勒通道的输出作基于直接数据域的二维空域白适应处理。此外，由于该方法对阵元误差比较敏感，因此还提出了一种实用的误差校正方法。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

相关随机序列仿真的一种新方法

相关随机序列是描述随机噪声、杂波和干扰的主要工具,在卫星通信、常规雷达及星载雷达中有着重要应用.本文基于“随机向量抽样法“,提出了一种新的相关随机序列仿真方法.这种方法通过由相关函数抽样序列形成的协方差矩阵控制序列的相关性,适用于仿真具有不同概率密度函数的各种有限长相关的随机序列.仿真结果表明该方法可快速、准确地实现各种相关随机序列的仿真.     

一种改进的SMI旁瓣干扰抑制算法研究

采样矩阵求逆（SMI）算法是常用的自适应旁瓣对消算法。针对在低快拍下数据协方差矩阵的小特征值扩散,进而引起自适应波束副瓣升高的问题,提出了一种改进SMI算法的方法。该方法通过快拍数据的滑动平均获得协方差矩阵,使协方差矩阵小特征散布变小,能够很好地抑制副瓣电平,从而使算法适用于低快拍数据。     

基于相对马氏距离的非均匀杂波抑制方法

由于天基雷达覆盖范围广、探测背景复杂,雷达回波会呈现出明显的非均匀特性,从而导致杂波协方差矩阵(clutter covariance matrix, CCM)估计与实际情况出现偏差,从而恶化天基雷达对空中动目标的检测性能。针对上述问题,提出了一种基于相对马氏距离的非均匀样本抑制方法,该方法首先计算所有样本的广义内积(generalized inner product, GIP),在此基础上选取一个合适的样本作为参考。通过比较场景中所有样本与参考样本的马氏距离,将相对马氏距离大于判定门限的样本作为非均匀样本剔除。用筛选后的样本进行杂波协方差矩阵估计,从而提高天基雷达在复杂环境下对空中动目标的检测性能。理论分析和实测数据结果表明,所提算法能够在非均匀环境下有效检测出空中动目标。     

用于冷、热杂波综合抑制的最佳降秩三维空时自适应处理

本文提出了一种新的信号处理策略，它采用最佳的与信号有关的降秩来解决三维STAP（空时自适应处理）冷、热杂波抑制问题。虽然只采用空间（角度）PRI时间（多普勒）自由度，常规的二维STAP也能抑制单站（“冷”）杂波和直接路径干扰，然而，要抑制由干扰源地形散射干扰造成的所谓“热”杂波，还需要附加“快时间”自由度（在接收机带宽的倒数量级上）。引入了三维旁瓣对消器（Wiener滤波器）的多级分解，以评估降秩的理论性能限，并验证采用这种方法获得紧密干扰压缩的可能性比主分量方法获得的可能性最大。采用基于DTED测量的高保真模拟数据集合说明了3D STAP的多级Wiener滤波方法的功效。     

线性二次极小极大最优反馈控制的同步并行解法及充要条件

在线性系统鲁棒控制及Ｈ∞时域直接状态空间方法中，化为线性二次型（ＬＱ）极小极大（ＭＡＸＭＩＮ）最优状态反馈控制问题是其方法之一。本文给出的线性二次极小极大最优反馈控制的同步并行解法克服了寻极大这种逐次寻优算法的困难。而且，只需存在（增广系统）Ｒｉｃｃａｔｉ一般矩阵代数方程的对称镇定解，即可获得充分且必要条件的最优反馈控制及抑制干扰（反馈）控制。     

雷达干扰效果评估的粗糙集方法

针对雷达干扰效果评估这一电子战作战运用中的核心问题,建立了基于粗糙集方法的评估模型。首先,构建了雷达干扰效果评估的连续值型信息系统。在计算属性约简集的基础上,建立了雷达干扰空间的偏序关系矩阵。最后,通过计算雷达干扰空间的综合优势程度,获取雷达干扰效果评估值。实例证明了该方法的有效性。     

无阻力双星编队的满系数矩阵MIMO定量反馈控制

研究由两颗无阻力卫星构成的、用于重力场测量的松散式编队相对位置控制方法,主要解决编队控制所产生的非重力加速度在重力场测量频带内的干扰抑制问题。首先,选取双星位置中点作为编队系统质心,建立了考虑J2摄动项的双星相对动力学模型。然后,根据定量反馈理论（QFT）确定系统在频域内的跟踪性能、鲁棒稳定性、输入干扰抑制等约束。与当前常规的对角型QFT控制器设计方法不同,本文针对编队系统的多输入多输出（MIMO）通道强耦合特性,设计了更具一般性的满系数矩阵鲁棒控制器,不但实现了闭环控制回路整定、通道解耦和稳态收敛,还有效抑制了编队控制量功率谱在科学测量频带内的干扰。最后,通过在时域中的数字仿真校验了该方法控制器的有效性和鲁棒性。     

基于改进子空间投影的无源雷达弱目标检测方法

基于子空间投影的无源雷达弱目标检测方法是将回波通道接收信号投影到与多径干扰子空间和强目标子空间均正交的子空间内,需要构造的投影矩阵维数过大,导致计算量很大。为了解决这一问题,利用多次小维数投影代替大维数投影,提出了一种改进的无源雷达弱目标检测方法。首先将接收信号投影到多径干扰的正交补子空间内,然后连续地将信号投影到强目标的正交补子空间内,最终达到干扰抑制和弱目标检测的目的。本方法可以有效抑制多径、强目标干扰,在保持检测性能的同时大幅度降低计算量,提高了方法的实时性。仿真结果表明了方法的有效性。     

低功耗雷达信号处理器

在机载及天基雷达应用中，低功耗和易编程是实现实时系统的关键问题。本文介绍了一种适用于天基雷达应用的抗辐射处理器。该系统以最小的功率消耗实现实时性能。这是一种全可编程通用处理器，可以用于当前及未来雷达信号处理算法以及其它计算强度大的任务。除可编程外，这种处理器和I／／0设计易于构成成千上万的处理器规模。 系统基于可合成的超高速集成电路硬件语言（VHDL）并能由设计或由处理技术抗辐射。本文对处理器的设计进行了概述。而且，说明了适用于编程器的软件环境及软件工具。所有的软件工具都是公开资源，并且多数都是免费（GNU）工具。 本文介绍了诸如快速傅里叶变换、矩阵求逆的Q／RHouseholder编制计算程序一类关键程序的某些性能。并且介绍了一种包括联合域定位（JDL）空时自适应处理（STAP）算法的采样雷达应用。     

INS／GPS／Odometer组合系统初始对准及自适应联合滤波

本文提出了INS／GPS／Odometer（测速仪）组合际航系统。基于信息融合理论，提出了基于子滤波器可观性矩阵条件数和误差协方差矩阵特征值分解的自适应联合滤波。然后利用该方法对INS／GPS／Odometer组合系统的初始对准问题进行了研究。仿真结果表明，自适应联合滤波能够改善系统初始对准的状态估计精度，信息分配因子的不同选择对状态估计有一定的影响。