基于稀疏阵列和码分信号的机载预警雷达STAP研究

基于稀疏阵列和码分正交信号,研究了机载雷达的空时自适应处理（STAP）技术,用于空中预警背景下的地面杂波抑制和运动目标探测。提出了稀疏阵列码分多相位中心孔径综合方法,采用正交编码信号实现多发多收,使综合后不同编码信号的相位中心在数量和分布情况上和满阵天线的相同,从而避免了稀疏阵列天线旁瓣较高的问题;在孔径综合的基础上,利用空时自适应处理方法完成杂波抑制,实现运动目标检测。仿真结果表明了本文方法的有效性。     

基于3DT的空时自适应单脉冲参数估计算法

空时自适应处理(STAP)是机载预警雷达抑制杂波和干扰的一项关键技术,而多普勒三通道联合自适应处理(3DT)是适合工程实现的降维(RD)STAP方法。STAP目标检测后还需进一步估计目标的角度参数,因此将自适应单脉冲(AM)技术引入3DT,提出了一种高精度联合估计目标速度与方位空间角的空时自适应单脉冲算法。理论分析与仿真实验结果表明,当目标多普勒频率偏离检测多普勒单元中心频率时,该算法能同时减少目标多普勒跨越损失和空时导引矢量失配损失,进而提高输出信杂噪比(SCNR),改善目标测角精度。     

风电场雷达杂波动态重构抑制方法

随着风电场的大范围建设，风轮机杂波对雷达的干扰问题日益严重，常规杂波抑制方法难以有效解决风轮机杂波（WTC）干扰问题，因此提出了一种利用动态字典对风轮机杂波进行稀疏重构进而抑制的方法。首先，建立了WTC干扰下的雷达信号模型并分析了风轮机杂波的信号特征。其次，依据WTC的时频特征提出了一种微动参数粗估计方法，利用粗估计结果缩小了字典稀疏重构参数范围，在此基础上利用正交匹配追踪（OMP）算法对字典进行动态生成，并逐级更新字典原子。最后，通过动态字典对风轮机杂波信号进行稀疏重构，从而实现了对WTC的有效抑制。通过仿真实验，分析了风轮机杂波对目标检测的干扰影响，验证了基于动态稀疏重构的风电场杂波抑制方法在不同情况下的有效性。     

运动声呐空时自适应处理中的多普勒影响分析

为了将空时自适应处理(STAP)理论更好地应用于水下环境,提高运动声呐对混响的抑制性能,研究了多普勒对运动声呐STAP的影响。具体分析了由多普勒造成的回波脉宽伸缩变换以及目标空时导向向量失配带来的影响。分析结果表明,回波包络脉宽变化对于匹配滤波输出信噪比影响较小,而对空时导向向量修正可以有效提高目标方位估计精度以及混响抑制能力。     

一种基于角度-多普勒补偿的均匀圆形天线机载雷达杂波抑制方法

采用均匀圆形相控阵天线的机载雷达杂波分布随距离变化而变化,各距离单元的杂波不再满足独立同分布的条件,造成统计型空时自适应处理(STAP)器性能下降。基于此,本文建立了均匀圆形天线机载雷达模型,对其杂波分布进行了分析,得出了空间角随阵元数非线性变化的特性造成其杂波距离维分布非均匀的结论。研究了一种均匀圆形天线机载雷达杂波抑制方法,该方法先通过修正的角度 多普勒补偿(MADC)预处理消除在杂波谱中心处的非均匀,再利用基于导数更新(DBU)技术进一步减小在其他方位杂波的非均匀程度。仿真结果表明了该方法的有效性。     

一种基于角度-多普勒补偿的均匀圆形

采用均匀圆形相控阵天线的机载雷达杂波分布随距离变化而变化,各距离单元的杂波不再满足独立同分布的条件,造成统计型空时自适应处理(STAP)器性能下降。基于此,本文建立了均匀圆形天线机载雷达模型,对其杂波分布进行了分析,得出了空间角随阵元数非线性变化的特性造成其杂波距离维分布非均匀的结论。研究了一种均匀圆形天线机载雷达杂波抑制方法,该方法先通过修正的角度-多普勒补偿(MADC)预处理消除在杂波谱中心处的非均匀,再利用基于导数更新(DBU)技术进一步减小在其他方位杂波的非均匀程度。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于三迭代与二阶锥规划的机载MIMO雷达稳健降维STAP方法

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)中期望目标导向矢量的失配问题,提出一种基于三迭代(TRIA)与二阶锥规划(SOCP)的稳健降维MIMO-STAP方法。首先将MIMO-STAP权矢量分解为发射、接收、多普勒3个低维权矢量的Kronecker积,然后分别限定实际发射、接收、多普勒导向矢量与假定导向矢量之间的误差范数边界,通过优化最差性能,利用SOCP对各个低维权矢量进行三迭代求解,最后进行权矢量合成。该方法在保证机载MIMO雷达获取稳健STAP性能的同时,通过三迭代降维处理,能够有效降低训练样本数需求与运算复杂度,因此更具有实际应用价值。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于杂波子空间估计的MIMO雷达降维STAP研究

 多输入多输出(MIMO)雷达是近年来出现的一种新体制雷达,针对MIMO体制的机载雷达开展空时自适应处理（STAP）技术研究是值得进一步努力的方向。本文研究了机载MIMO雷达STAP技术的降维算法,通过对STAP技术杂波抑制原理进行分析,推导并得到一种基于杂波子空间的降维算法。结合扁长椭球波函数（PSWF）的特点,提出了一种基于杂波子空间估计的降维算法,并与若干降维算法的杂波抑制性能进行比较。结果表明,当存在阵元幅相误差时,该算法在保持杂波抑制性能的同时能够有效地降低STAP算法的运算量。     

基于迁移学习的SAR目标超分辨重建

针对合成孔径雷达(SAR)目标超分辨重建问题,提出了一种基于迁移学习的超分辨方法。在光学图像梯度域中联合训练超完备字典与稀疏编码映射,利用半耦合字典联系SAR图像与光学图像,寻找SAR图像在半耦合字典下的稀疏编码,并在高分辨率字典下完成重建。结合SAR图像的先验信息,使用正则化方法对SAR目标进行特征增强。所提方法在TerraSAR-X数据和MSTAR数据上进行了仿真实验,重建结果表明,相比目前的插值方法和稀疏表示方法,所提方法空间分辨率可提高0.5~1.5个像素。正则化增强结果表明,引入稀疏先验的正则化增强能够进一步提高空间分辨率并抑制杂波比,最后分析了正则化参数的选取对图像质量的影响。     

非正侧视阵列机载雷达多空间角补偿算法

 非正侧阵列机载雷达的杂波分布随距离变化而变化,各距离单元的杂波分布不再满足独立同分布条件,造成统计型空时自适应处理(STAP)处理器性能下降。本文提出了一种多空间角补偿(MSAC)的非正侧视机载雷达杂波抑制方法,该方法先通过角度-多普勒补偿(ADC)预处理以消除在谱中心处的杂波非均匀,然后采用MSAC法在多个多普勒方向使参考单元和待检测单元的杂波谱保持一致,从而进一步消除在其余方位的杂波非均匀。仿真结果表明了该方法的性能明显优于ADC法,且运算量增加不多。     

Space-time adaptive radar performance in heterogeneous clutter

Traditional analysis of space-time adaptive radar generally assumes the ideal condition of statistically independent and identically distributed (IID) secondary data. To the contrary, measured data suggests realistic clutter environments appear heterogeneous and so the secondary data is no longer IID. Heterogeneity leads to mismatch between actual and estimated covariance matrices, thereby magnifying the loss between the adaptive implementation and optimum condition. Concerns regarding the impact of clutter heterogeneity on space-time adaptive processing (STAP) warrant further study. To this end, we propose space-time models of amplitude and spectral clutter heterogeneity, with operational airborne radar in mind, and then characterize expected STAP performance loss under such heterogeneous scenarios. Simulation results reveal loss in signal-to-interference plus noise ratio (SINR) ranging between a few tenths of a decibel to greater than 16 dB for specific cases     

Spectral-domain covariance estimation with a priori knowledge

A knowledge-aided spectral-domain approach to estimating the interference covariance matrix used in space-time adaptive processing (STAP) is proposed. Prior knowledge of the range-Doppler clutter scene is used to identify geographic regions with homogeneous scattering statistics. Then, minimum-variance spectral estimation is used to arrive at a spectral-domain clutter estimate. Finally, space-time steering vectors are used to transform the spectral-domain estimate into a data-domain estimate of the clutter covariance matrix. The proposed technique is compared with ideal performance and to the fast maximum likelihood technique using simulated results. An investigation of the performance degradation that can occur due to various inaccurate knowledge assumptions is also presented     

基于稀疏重建的MIMO-OTH雷达多模杂波抑制算法

针对由多模传播引起的多普勒扩展杂波(SDC)严重影响天波超视距雷达(OTHR)对慢速船舰目标的检测这一问题,在基于多输入多输出体制的新一代天波超视距(MIMO-OTH)雷达系统下,利用空域信息抑制多模SDC。传统处理方法需要目标角度先验信息,而在实际中,该信息往往很难获得。为此,提出一种新的基于稀疏重建的多模杂波抑制算法。该算法将二维的稀疏角度搜索转变为一维的角度搜索,使运算量大大降低,且估计出的收发角(DOA-DOD)自动配对,同时可获得各个传播路径下信号的时间多普勒信息,达到了理想的MIMO-OTH雷达多模杂波抑制效果。仿真结果证明了所提算法的有效性。     

Adaptive cancellation method for geometry-induced nonstationary bistatic clutter environments

This paper describes and characterizes a new bistatic space-time adaptive processing (STAP) clutter mitigation method. The approach involves estimating and compensating aspects of the spatially varying bistatic clutter response in both angle and Doppler prior to adaptive clutter suppression. An important feature of the proposed method is its ability to extract requisite implementation information from the data itself, rather than rely on ancillary - and possibly erroneous or missing - system measurements. We justify the essence of the proposed method by showing its ability to align the dominant clutter subspaces of each range realization relative to a suitably chosen reference point as a means of homogenizing the space-time data set. Moreover, we numerically characterize performance using synthetic bistatic clutter data. For the examples considered herein, the proposed bistatic STAP method leads to maximum performance improvements between 17.25 dB and 20.75 dB relative to traditional STAP application, with average improvements of 6 dB to 10 dB.     

机载MIMO雷达空时自适应杂波对消器

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波分布呈现空时耦合特性,提出一种空时自适应杂波对消器.利用机载MIMO雷达的脉冲回波数据,构造杂波对消器的系数矩阵.通过空时自适应杂波对消器的预处理,可以有效地抑制杂波,并通过与常规空时处理算法的级联,最终可以有效提高动目标的检测性能.实现了由传统地基雷达杂波对消器向机载运动平台的推广.仿真结果表明,这种自适应杂波对消器不仅适用于正侧视雷达,对于非正侧视雷达也同样适用.     

一种简化的机载MIMO雷达杂波特征相消器

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波抑制问题,提出一种简化的杂波特征相消器(EC).根据杂波在空时二维平面的先验分布离线构造杂波子空间.以此替代由协方差矩阵特征值分解(EVD)得到的杂波子空间,从而将最优权简化为一个确知投影矩阵与目标信号空时二维导向矢量的乘积,避免了传统EC方法中复杂的协方差矩阵估计和EVD运算,...