基于极化-空间谱特征的雷达目标检测方法

主瓣压制干扰是当前雷达界面临的重大威胁,具有接收增益大与目标时-频-空域差异小的主要特点而难以抑制,近年来利用极化滤波技术抑制主瓣干扰获得了重要的理论与实践进展,但对于主瓣多点源干扰、主瓣变极化干扰,现有方法仍然难以应对。采用“特征鉴别”的思路,提出一种基于极化-空间联合谱特征的目标检测方法,立足于发射极化分集体制,利用目标回波与干扰信号的极化散射特性差异,将目标检测问题转化为联合谱特征鉴别问题,能够有力提升雷达在主瓣多点源干扰、主瓣变极化干扰环境下的目标检测能力。     

一种基于干扰重构的自适应干扰对消算法

从干扰信号的波束域和时域特征入手,建立了基于四阶累积量联合对角化的干扰估计模型,提出了联合干扰重构和自适应对消的主瓣干扰抑制算法,给出了处理流程和工程应用条件,分析了干扰重构的相对误差,对信噪比损失性能进行了仿真分析,同时评估了对测角性能的影响。仿真结果表明,在干噪比大于40 dB、干扰与目标夹角大于1/8 波束宽度的条件下,该算法可有效抑制主瓣干扰,其重构的干扰信号与真实干扰信号相对误差小于2% ,干扰抑制后目标回波信噪比损失小于3 dB,测角精度恶化小于波束宽度的1/30。     

极化-空域联合抗机载雷达欺骗式主瓣干扰

机载雷达欺骗式主瓣干扰不仅会引起大量虚警,还会污染空时自适应处理(STAP)器的训练样本,引起自适应方向图畸变,导致期望信号相消和杂波抑制性能下降。针对此问题,利用目标信号与干扰信号极化特性的差异,该文提出一种极化-空域联合自适应波束形成的方法来抑制欺骗式主瓣干扰。该方法首先在多普勒清晰区挑选干扰样本,并采用特征融合技术估计干扰协方差矩阵,然后采用重叠滑窗的子阵合成方式进行极化-空域联合自适应波束形成,在抑制主瓣干扰的同时为后续杂波抑制保留了空域自由度,最后通过STAP抑制剩余的杂波。该算法可以有效滤除密集欺骗式干扰,减少由其引起的虚警,改善机载STAP雷达的杂波抑制性能。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于距离-多普勒补偿的多基雷达协同抗主瓣压制干扰

针对多基地雷达系统中多普勒频差导致干扰信号的去相关的问题,该文提出一种基于距离-多普勒补偿的多基雷达协同抗主瓣压制干扰方法.首先,通过不同雷达平台接收到的干扰信号的互相关函数,分析了多普勒频差对多平台干扰信号的相关性影响.其次,通过最大化时间-多普勒2维相关函数对传播延时差与多普勒频差进行估计和补偿,实现主瓣干扰抑制.然后,为了降低运算量,先利用幅度相关估计出传播延时差,再估计出多普勒频差.仿真结果表明,通过多普勒频率补偿后进行干扰信号级相消处理,可有效抑制主瓣压制干扰.     

基于盲源分离的时域极化域联合抗SMSP干扰

频谱弥散(SMSP)干扰是一种针对线性调频(LFM)信号雷达的有源干扰,它在时域和频域上与LFM信号高度相似,当干扰信号从主瓣进入时,雷达更难以探测目标.采用混合极化天线接收系统,并结合干扰信号在相邻脉冲重复周期之间的差异,利用时域通道和极化域通道联合得到的时域极化域联合通道来获得混合信号,应用盲源分离算法分离出目标信...     

机载双基地极化敏感阵列多干扰抑制

为了破解雷达主瓣干扰尤其是多个主副瓣干扰同时抑制的难题,该文利用目标极化散射特性在不同入射角存在差异而干扰近似相同的特点,将极化信息应用到机载双基地雷达,通过构建机载双基地极化敏感阵列来实现主副瓣干扰抑制。该方法主要通过双基地-极化分级抑制来实现。首先重构协方差矩阵遮蔽主瓣干扰来分别抑制双基地主辅雷达副瓣干扰,然后将辅雷达接收数据时域对齐后送主雷达,最后修正主辅雷达主瓣干扰导向矢量,并利用极化对消实现主瓣干扰抑制。仿真结果表明:利用双基地-极化分级抑制方法可实现多个主副瓣干扰同时抑制,大幅提升雷达系统抗干扰能力。      

基于距离-多普勒补偿的多基雷达协同抗主瓣压制干扰

针对多基地雷达系统中多普勒频差导致干扰信号的去相关的问题,该文提出一种基于距离-多普勒补偿的多基雷达协同抗主瓣压制干扰方法。首先,通过不同雷达平台接收到的干扰信号的互相关函数,分析了多普勒频差对多平台干扰信号的相关性影响。其次,通过最大化时间-多普勒2维相关函数对传播延时差与多普勒频差进行估计和补偿,实现主瓣干扰抑制。然后,为了降低运算量,先利用幅度相关估计出传播延时差,再估计出多普勒频差。仿真结果表明,通过多普勒频率补偿后进行干扰信号级相消处理,可有效抑制主瓣压制干扰。     

基于协方差矩阵双层重构的稳健自适应单脉冲测角

常规自适应单脉冲方法在主瓣干扰下会引起自适应波束形成性能恶化并导致其单脉冲比曲线严重失真,影响被动雷达的测角精度与跟踪性能。针对此问题,提出了一种适用于平面阵的基于协方差矩阵双层重构的稳健自适应单脉冲测角方法。首先,利用Capon功率谱通过稀疏重构法初步估计出干扰加噪声协方差矩阵,通过干扰导向矢量估计完成对协方差矩阵的优化校正以提高自适应波束形成性能;然后,基于线性约束最小方差（Linearly Constrained Minimum Variance,LCMV）准则对方位角和俯仰角进行联合线性约束以避免单脉冲比曲线在主瓣干扰下严重失真;最后,根据自适应单脉冲比值求出目标与波束指向之间的偏转角以实现目标测角。与常规方法相比,所提方法在干扰抑制能力与测角精度上都有显著提升。     

基于环境扰动模型的干扰抑制极化滤波器性能研究

具有双极化接收能力的雷达利用极化滤波手段能够抑制波束主瓣内的干扰信号.然而多径等传播环境效应会对干扰信号的极化特性产生扰动,影响实际接收信号的极化度,同时影响极化滤波器的干扰抑制性能.本文基于工程中对干扰抑制极化滤波器性能分析的需求,分别在理想条件及环境扰动条件下建立了用于描述干扰抑制极化滤波器性能的数学模型,仿真分析了极化滤波器的干扰抑制性能同干噪比、干扰极化状态以及环境扰动系数间的关系.随后为改善环境扰动影响下干扰抑制性能,提出了一种新的基于天线主辅阵联合的极化滤波的方法.最后通过极化雷达抗干扰实验不仅验证了极化滤波器性能表征模型的正确性,同时还在环境扰动条件下对比了两种滤波器性能,结果表明新的滤波方法在该扰动条件下干扰抑制方面的优势.     

弹道导弹有源干扰的极化抑制

分析了弹道中段有源干扰机的章动特性,基于该特性对有源干扰信号的极化变化规律进行了研究.在上述研究的基础上,提出了弹道中段有源干扰的极化抑制方法:先根据接收极化估计干扰机章动特性,然后根据章动特性预测极化变化,最后利用雷达变极化接收抑制有源干扰.与以往的固定极化干扰抑制方法不同的是,该方法可有效预测干扰机章动产生的干扰信号极化变化,提高了干扰抑制性能.仿真实验验证了该方法的有效性.     

子阵分级处理与稀疏恢复联合的抗主副瓣干扰方法

传统的抗干扰方法在低信噪比条件下性能恶化,对此本文提出了子阵分级处理与稀疏恢复联合的抗干扰方法。新方法首先按照一定规则将全阵列划分为多个子阵列;然后利用自适应波束形成（ADBF）技术抑制各子阵接收信号中的副瓣干扰信号,并将各子阵ADBF后的输出数据联合,构建新的阵列数据;最后通过新构建的阵列数据构建稀疏表示,改进了多测量向量降维提升法（ReMBo）,并与交叉方向乘子法（ADMM）联合进行稀疏恢复,分离得到目标回波信号,并得到了波达角（DOA）的估计。仿真实验表明,新方法能有效对抗主副瓣干扰,与其它方法相比,具有更好的目标检测和DOA估计性能,特别是在低信噪比的条件下。      

线性正则域抑制频谱弥散干扰方法

频谱弥散干扰（SMSP）是一种对抗线性调频脉冲压缩雷达的新型干扰样式。自卫式干扰条件下,目标回波与干扰信号时频域重叠,传统抗干扰手段难以有效抑制。针对该问题,分析了目标回波和干扰信号线性正则域（LCT域）特征,依据特征差异提出了两种LCT域干扰抑制方法,分别为窄带滤波法和稀疏重构法,其中窄带滤波方法通过LCT域遮盖处理,滤除干扰分量,而稀疏重构方法首先利用Pei型DLCT核矩阵构造正交字典,然后基于压缩感知理论重构真实回波。仿真表明,所提两种方法均具有一定的干扰抑制效能,恢复信号与真实回波高度相似,且幅度高于真实回波,使干扰信号成为标的。      

一种捷变频联合Hough变换的抗密集假目标干扰算法

转发式密集假目标干扰通过在距离维上产生多个虚假目标,扰乱雷达对真实目标的检测与识别。由于虚假回波信号与真实信号高度相关,雷达很难对其进行有效识别和抑制。而捷变频雷达通过随机改变发射相邻脉冲的载频,大大提高了雷达的低截获和抗干扰能力。但是捷变频雷达不能完全消除干扰,部分目标回波脉冲可能被干扰淹没,无法很好地完成相参积累和目标检测。针对上述问题,该文提出捷变频联合Hough变换的抗干扰方法,首先利用脉间频率捷变技术规避大部分窄带瞄准和欺骗式干扰;然后针对干扰信号时间上的不连续特性,通过Hough变换和峰值提取进行干扰识别与抑制;最终,针对捷变频与传统动目标检测(MTD)不兼容问题,通过稀疏重构完成目标的检测。仿真与实际雷达和干扰机对抗实验表明,该方法可以获得良好的抗干扰性能和目标检测性能。     

阻塞矩阵抗干扰方法性能分析

阻塞矩阵抗干扰方法在阵列抗干扰方面已有较多研究,该方法利用阻塞预处理将主瓣干扰信号去除,之后自适应波束形成处理实现副瓣干扰抑制和主瓣保形,但其抗干扰性能尚缺乏详细分析。文中推导了算法的实现原理,引入抗干扰等效权矢量,并采用阵列输出信干噪比增益指标、抗干扰方向图等对抗干扰性能进行分析,仿真结果表明,当存在主瓣干扰时,该方法会带来副瓣电平增高、主波束变形及偏移等问题,同时还会引起阵列自由度损失,导致抗干扰性能变差。      

基于去斜滤波与稀疏恢复的探干一体化系统直达波抑制技术

探测干扰一体化系统通过波形一体化设计,利用无典型雷达信号特征的干扰信号进行探测,共享波形、频率、时间、孔径等资源,极大提升了系统资源的综合利用率。然而,为实现有效干扰,探测干扰一体化波形在频段上会与对方雷达信号有所重叠,一体化设备探测回波会受到由对方雷达发射信号带来的强直达波影响,造成探测性能的严重恶化。本文考虑探干一体化系统与线性调频雷达对抗的场景,提出了两种直达波抑制算法（去斜频域滤波与稀疏恢复）。在第一种算法中,通过分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform,FRFT）估计对方线性调频直达波调频斜率,构造回波去斜函数,将直达波分量变换为点频信号后通过频率滤波进行滤除。在第二种算法中,以去斜滤波方法作为预处理步骤,针对直达波功率强时去斜滤波带来的回波能量损失问题,利用稀疏恢复的方法恢复损失信号,进一步提升了探干一体化系统的探测能力。通过仿真和实测结果验证了算法可行性。     

基于盲源分离的自适应抗干扰算法研究

在卫星导航系统遇到的干扰中,一般分为压制式干扰和转发式干扰。压制式干扰远大于卫星信号,采用功率倒置算法就可以形成所需的零陷;转发式干扰的信号强度可以与卫星信号相比拟,要在干扰位置处形成零陷存在一系列困难。在干扰信号与有用信号相比拟的情况下,提出将快速独立分量分析算法(fast independent component analysis,FastICA)结合自适应抗干扰算法对干扰进行抑制,自适应算法采用波达方向估计(DOA)算法及基于DOA的波束形成算法,该方法能在干扰与有用信号比拟的情况下,对干扰进行有效抑制,计算机仿真结果也证明了该方法的有效性。为导航系统中有效抑制弱干扰提供了一种新思路。     

子阵级和差及辅助波束联合自适应单脉冲方法

数字阵列雷达在每一个阵元后有一个接收通道,若采用全自适应处理,则计算复杂度高,难以满足实时性需求。因此,对于实际的系统往往要采用降维自适应阵列处理去解决以上问题。鉴于此,提出一种子阵级和差及辅助波束联合自适应单脉冲算法。该方法基于子阵降维情况下,利用子阵合成的高增益差波束以及若干子阵合成的指向若干副瓣干扰(SLJ)方向的辅助波束来对消主副瓣干扰。理论分析和仿真结果均表明,该方法不仅在有效抑制主副瓣干扰的同时保证了高精度的单脉冲测角能力,并且进行子阵降维处理解决了相控阵体制雷达阵元数繁多所带来的问题,便于工程实现。     

波形分集阵雷达抗欺骗式干扰技术

本文从单基地雷达抗干扰的应用需求出发,分析了现有单基地雷达体制抗干扰的现状以及面临的困难.针对欺骗式干扰对抗的难题,提出了基于新体制波形分集阵雷达的抗主瓣方向欺骗式干扰思路,利用频率分集阵（Frequency Diverse Array,FDA）多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）雷达发射维自由度,实现真实目标和转发假目标在发射维度的区分,在部分先验知识的条件下,初步论证了FDA-MIMO雷达抗欺骗式干扰特别是主瓣欺骗式干扰的可行性.同时考虑转发式欺骗干扰在时间维的伪随机特性,提出了基于多假设检验的干扰样本挑选方法,大大提高了干扰协方差矩阵的估计性能.最后给出了FDA-MIMO雷达抗主瓣欺骗式干扰的分析与仿真结果.     

主/旁瓣干扰对单脉冲测角的影响分析

存在干扰的情况下,采用自适应阵列信号处理可以有效地抑制干扰.在对单脉冲特性曲线的影响因素进行分析的基础上,研究了基于单脉冲比的最大似然法角度估计算法及干扰情况下的单脉冲测角技术,对线性约束最小方差单脉冲算法进行了仿真分析,仿真过程中采用泰勒加权以降低和波束旁瓣.结果表明,将主瓣内的干扰置零,会导致和差波束的畸变.和差波束的畸变导致在单脉冲特性曲线中出现奇异值,奇异值将导致在一个检测单元内的角度估计模糊.     

知识辅助的两级自适应抗干扰技术

机载雷达通常工作在强杂波、强干扰的复杂电磁环境中,如何有效消除压制干扰抑制杂波是其中的关键问题。传统的两级空时自适应处理( STAP )算法在静默期采集信号得到干扰子空间,在开机阶段运用空间投影技术抑制干扰并采用降维STAP抑制杂波。虽然该算法在干扰平稳时具有较好的效果,但是在实际应用中,复杂的干扰环境会破坏广义平稳假设。因此,仅采集单个静默期的干扰样本来估计协方差矩阵会出现偏差。为了克服该问题,提出采集多个静默期的干扰信号来估计当前的干扰协方差矩阵,以此来提高估计准确度,可以更好地抑制干扰。仿真结果表明即使在当前静默期采集的干扰信息不完整时,该技术仍然能够利用以前的干扰信息准确估计干扰协方差矩阵。