复合高斯杂波中距离分布目标的极化自适应检测

极化高分辨力雷达能够获取更丰富的目标特征信息,充分利用极化信息能够有效地提高检测和识别性能.本文基于广义似然比检验,提出了一种复合高斯杂波中距离分布目标的极化自适应检测器,推导了检测器的虚警概率表达式,理论分析表明其相对于杂波的协方差矩阵和纹理分量都具有恒虚警特性.利用仿真数据统计分析了该检测器的检测性能,仿真结果表明,在一般情况下当辅助数据较少时该检测器的检测性能优于其它同类检测器.     

一种新的鲁棒CFAR检测器设计方法

针对先验环境信息未知或先验环境信息不准确导致的检测性能损失问题，设计了一种复杂背景下鲁棒CFAR检测器。在检测器设计中，通过利用样本的统计直方图和均值比判断观测窗所属杂波类型，在存在干扰目标或杂波边缘环境时使用新的干扰加权算法对观测样本进行筛选，根据筛选后的样本得到相应的检测门限。分析了所设计检测器在均匀杂波、存在干扰目标及杂波边缘环境下的检测性能。研究结果表明，在各种先验信息未知的复杂杂波环境中，所设计的CFAR检测器可以得到较好的检测性能，对天基预警雷达系统的检测器设计具有一定的参考价值。仿真结果验证了方法的有效性和正确性。     

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。     

基于对角加载的机载MIMO雷达自适应匹配滤波检测器

研究了基于自适应匹配滤波(Adaptive Matched Filter, AMF)的机载MIMO雷达目标检测问题。针对参考单元数据不足对MIMO\|AMF检测器性能的影响,提出了基于对角加载的MIMO雷达AMF(MIMO\|LAMF)检测器,并对其检测性能进行分析,给出虚警概率和检测概率的闭合表达式。该检测器利用机载MIMO雷达杂波子空间低秩的特点和对角加载技术,解决了因参考数据不足所引起的矩阵病态问题。为了减少MIMO\|LAMF检测器的运算量,在分析杂波协方差矩阵块对角化特性的基础上,给出一种简化MIMO\|LAMF检测器。理论分析和仿真结果都表明,上述两种检测器相对于杂波协方差矩阵都具有恒虚警特性,检测性能优于MIMO\|AMF检测器。
     

未知噪声模型下扩频系统伪码捕获方法研究

针对未知噪声模型下扩频系统伪码捕获问题,提出了一种新的基于分数最大熵概率密度函数(PDF)估计和局部最佳检测(LOD)的伪码捕获方法.通过分数最大熵PDF估计来解析表示未知噪声模型的PDF,在此基础上提出了基于LOD的直扩信号最佳二维捕获结构,并给出了其简化结构.通过仿真可以发现:在高斯噪声环境下,基于分数最大熵PDF估计的LOD检测器检测性能较常规平方和(SS)检测器稍有下降;而在非高斯环境下,本文设计的检测器检测性能相对于常规SS检测器有明显的改善,从根本上改变了常规SS检测器在非高斯噪声模型下性能急剧下降甚至无法工作的现象.     

相关SAR杂波中的目标检测

合成孔径雷达（SAR）杂波特性可采用杂波的单点统计和相关结构来描述，二者在目标检测应用中均应有用。与SAR杂波有关的非高斯分布按一种极简单的方法可归纳到基于单点统计的检测方案中。然而与相关非高斯分布的解析计算有关的困难妨碍着相关结构的使用。本文根据近似于数域中杂波统计的相关高斯混合分布提出一种相关雷达杂波的一般模型。由于该模型是以具有易处理封闭表达式的多变量高斯分布的加权总和为基础的。所以，模型的解析计算是可能的，论证了由这种方法改善了的目标检测性能。     

在K分布杂波和高斯干扰混合杂波情况下相参雷达检测的自适应积累技术

本文讨论了存在干扰时雷达信号的检测问题。在讨论中，我们假设干扰为相参Ｋ分布杂波和高斯分布干扰的混合杂波。另外还讨论了总是出现在雷达接收机中的热噪声问题。通过适当的似然比测试门槛来确定最佳检测器。为了保证检测器未知相关干扰环境中正常工作，最佳检测器需恰当地估算干扰统计数据。二阶频谱分析不能单独估算Ｋ分布和高斯分布杂波源的相关结构。它们的单独估值只有在更高阶频域中才能获得。因此，文中提出了一种基于二阶     

雷达极化检测器性能对比分析

该文在建立极化雷达杂波和目标回波模型基础上,采用蒙特卡洛仿真方法,对比分析了最佳极化检测器(OPD)、极化白化滤波器(PWF)、最佳张成检测器(OSD)、极化匹配滤波器(PMF)、功率最大综合检测器(PMSD)和单通道检测器(SCD)的理想检测性能,同时,结合各极化检测器的检验统计量,分析了各自的实现难易度.分析结果表明,PWF、OSD和PMSD理想检测性能较好,且较易实现.考虑到工程应用中,PWF、OSD需要杂波协方差先验信息,基于杂波协方差及其关键参数估计,文章进一步对比分析了PWF、OSD和PMSD的自适应检测性能.结果表明,当观测次数大于64时,PWF自适应检测性能最好.     

机载MIMO雷达自适应匹配滤波检测器

针对机载MIMO雷达在未知统计特性杂波时的目标检测问题,首先提出自适应匹配滤波检测器(MI-MO Adaptive matched filter,MIMO-AMF),利用MIMO雷达的空间分集特性提高检测性能,并推导出检测概率和虚警概率表达式.然后,基于MIMO雷达杂波协方差矩阵的块对角特性,给出一种简化MIMO-AMF检测器,大大减小MIMO-AMF的计算复杂度,同时降低对参考单元数目的要求,并在只有两个接收雷达单元的情形下,推导出简化AMF检测性能的表达式.结果表明,上述两种检测器相对于杂波协方差矩阵都具有恒虚警特性,能够在未知杂波背景下有效的检测目标.     

基于自适应波形设计的天基雷达目标检测方法

针对天基雷达检测海面目标时杂波特性复杂、场景变化迅速和信杂比低的问题,文中提出一种基于波形自适应设计的目标检测方法。这种方法将每个驻留时间分拆为若干个子驻留,在第1个子驻留上发射线性调频脉冲,并进行预检测和杂波协方差估计。在后续子驻留中采用多粒子滤波技术对杂波协方差进行动态更新,以适应天基雷达杂波的快速变化。进而在后续子驻留中利用平均平方优化技术自适应的设计波形,并进行主成分分析和广义似然比检验,以提高信杂比和实现恒虚警率检测。最后,文中将海杂波建模为复合高斯过程、将目标建模为若干个具有确定但未知散射幅值的散射体,并进行仿真实验。结果表明,在尖峰性海杂波环境和天基监视雷达配置条件下,用这种目标检测方法实现可靠检测所需的信杂比降低约9dB,可有效改善对弱小目标的检测效果。     

一种基于滤波响应损失的多通道合成孔径雷达地面动目标检测方法

针对在非均匀杂波背景下,杂波抑制后孤立强杂波剩余能量导致动目标检测虚警率升高的问题,提出了一种基于滤波响应损失的多通道合成孔径雷达地面动目标检测(SAR-GMTI)方法。对多通道的合成孔径雷达(SAR)图像进行维纳匹配滤波处理,在杂波抑制残差图检测的基础上,根据滤波前后信号的能量差异设计了滤波响应损失检测量,对潜在目标进行二次检测,以剔除虚警。仿真与机载实测数据表明:该方法能在非均匀杂波背景下有效改善动目标的检测性能,可应用于运动平台雷达对地监视预警。     

非高斯杂波背景中的两个距离扩展目标检测器

针对采用球不变随机向量(SIRV)建模的非高斯杂波背景中检测具有稀疏散射点的距离扩展目标问题,先假设目标强散射点的位置信息已知,采用广义似然比检验(GLRT)理论,提出了基于散射点位置的GLRT (SL-GLRT) 检测器。然后,采用门限法估计散射点的位置信息,提出了双门限恒虚警率(DT-CFAR)检测器,推导了虚警概率与检测门限关系的解析表达式,并给出门限的确定方法。与现有方法相比,散射点位置信息已知时, SL-GLRT 具有最佳的检测性能,散射点位置信息未知时,DT-CFAR具有较好的鲁棒性。     

一种可用于预白化类空时自适应处理中的阵元误差校正算法

在非均匀杂波环境中,预白化类空时自适应处理(STAP)具有较高的收敛速度,可显著提高雷达的杂波抑制性能。但在实际阵列接收系统中,阵元误差的存在会使预白化类STAP性能严重下降。针对此问题,提出了一种基于杂波回波的阵元误差校正算法。该算法首先将阵元误差表示为方位依赖的幅相误差;然后将空间各个方位的主瓣杂波作为校正源,利用其阵列输出协方差矩阵的Toeplitz结构会在阵元误差影响下发生改变的特性,估计相应方位的阵元幅相误差;最后利用估计的幅相误差校正先验协方差矩阵和假定目标的导向矢量。仿真结果表明:当阵列接收系统存在阵元误差时,阵元误差校正算法可明显改善预白化类STAP算法的杂波抑制性能。     

3D传感器检测和跟踪的联合优化

在杂波环境下实现检测－跟踪的联合优化是目标跟踪中的一个重要研究课题。对3D传感器使用PDAF进行目标跟踪的情况，本文以先验检测门限优化准则为设计准则，通过用解析近似表示拟事修正Riccati方程中的参数，给出了瑞利起伏环境下实现检测和跟踪联合优化的方法。研究和仿真表明：（1）这种检测和跟踪联合化化方法的跟踪性能优于固定虚警率方法的跟踪性能，但这种性能的改善主要体现在滤波稳定阶段；（2）基于先验检测门限优化准则实现检测－跟踪的联合优化要求信噪比要大于一定的门限，在瑞利起伏环境下，三维测量所要求的信噪比门限为2．157。     

一种基于优化设计的动目标检测方法及其运用

提出一种新的动目标检测(MTD)滤波器组设计方法,即通过设置目标处理通道和气象处理通道,其中目标通道采用自适应动目标检测(AMTD)处理方式,实时检测杂波的存在,根据杂波的强弱自动产生或选择滤波器加权因子,以保证抑制地杂波的同时,减少信噪比损失,提高对弱小目标的检测性能。仿真结果证明该方法是有效的,且在工程上有一定的实用价值。     

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。     

雷达本振相位噪声的数字仿真技术

在现代雷达和通讯系统中 ,本振相位噪声越来越成为决定系统性能的关键因素。分析了本振调相、调幅噪声对相参雷达系统探测性能的影响 ,给出了主杂波环境下雷达发射机调相噪声以及发射机泄漏的调幅噪声的数字仿真模型。在雷达数字仿真系统中使用这些模型 ,可以在各种环境下定量分析微波本振相位噪声对目标探测性能的影响 ,对昂贵的微波系统提出满足总体设计要求的合理指标。     

基于速度滤波的杂波抑制步进频率波形设计研究

杂波是影响高分辨雷达宽带一维距离像成像性能的重要因素。强杂波可能会造成目标点遮盖和虚假目标点,影响雷达的检测性能。针对步进频率成像杂波抑制问题开展波形研究,提出了一种抑制杂波的步进频率(CS-SF)新波形。CS-SF发射波形为组内同频、组间步进的脉冲串,利用目标与杂波的速度差异,通过组内加权抑制杂波,组间离散傅里叶逆变换(IDFT)提高距离分辨率。详细分析了该波形抑制杂波的原理和信杂比改善理论值,给出了CS-SF波形信号处理流程,建立了单目标杂波模型和扩展目标杂波模型。通过仿真验证了CS-SF抑制杂波的有效性,信杂比改善实际值符合理论值。