2015年  4卷  第4期

动平台下的动目标检测专题论文
摘要:
高重复频率前视阵机载雷达地杂波不仅存在严重的距离依赖性,而且存在距离模糊问题,传统空时自适应处理(STAP)方法在距离依赖和距离模糊同时存在时难以有效实现杂波补偿和杂波抑制。针对距离模糊下的机载雷达杂波抑制问题,该文提出一种基于频率分集阵列STAP雷达的距离模糊杂波分离与抑制方法。该方法利用频率分集阵列发射导向矢量的距离角度2维依赖性,通过空间频率域子空间投影实现距离模糊杂波的分离,然后对分离后的杂波分别进行距离依赖补偿,最终实现无模糊区域和模糊区域的杂波抑制和运动目标检测。仿真实验验证了该文方法的有效性。 高重复频率前视阵机载雷达地杂波不仅存在严重的距离依赖性,而且存在距离模糊问题,传统空时自适应处理(STAP)方法在距离依赖和距离模糊同时存在时难以有效实现杂波补偿和杂波抑制。针对距离模糊下的机载雷达杂波抑制问题,该文提出一种基于频率分集阵列STAP雷达的距离模糊杂波分离与抑制方法。该方法利用频率分集阵列发射导向矢量的距离角度2维依赖性,通过空间频率域子空间投影实现距离模糊杂波的分离,然后对分离后的杂波分别进行距离依赖补偿,最终实现无模糊区域和模糊区域的杂波抑制和运动目标检测。仿真实验验证了该文方法的有效性。
摘要:
该文提出了一种基于魏格纳分布(Wigner-Ville Distributed, WVD)和重构时间采样(Reconstruction timesample, RTS)的空中机动目标检测和参数估计方法。该方法首先利用雷达回波的空域采样来重构时域采样,相当于增加了单个阵元的脉冲采样点数,然后再对重构后的数据进行WVD变换来估计目标的参数。该方法能够在方位信息未知,脉冲数较少的情况下有效地实现对机动目标的检测与参数估计。仿真结果验证了该方法的有效性。 该文提出了一种基于魏格纳分布(Wigner-Ville Distributed, WVD)和重构时间采样(Reconstruction timesample, RTS)的空中机动目标检测和参数估计方法。该方法首先利用雷达回波的空域采样来重构时域采样,相当于增加了单个阵元的脉冲采样点数,然后再对重构后的数据进行WVD变换来估计目标的参数。该方法能够在方位信息未知,脉冲数较少的情况下有效地实现对机动目标的检测与参数估计。仿真结果验证了该方法的有效性。
摘要:
随着科技的不断发展,高分辨宽测绘(High-Resolution and Wide-Swath, HRWS)SAR成像已经越来越受到人们的关注,具有地面动目标指示(Ground Moving Target Indication, GMTI)功能的SAR成像系统因其具有对静止场景进行高分辨成像和动目标检测能力在很多军用和民用领域受到广泛运用。具有HRWS成像能力的沿方位多通道SAR系统,其可以有效地解决高分辨和低脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF)的矛盾,该矛盾在HRWS成像处理过程中经常遇到。由于方位空域自由度可以用来进行杂波抑制,因此多通道构型具有提供GMTI潜能。该文提出一种新的杂波抑制和动目标的成像方法,使得在低PRF的HRWS系统进行SAR成像的同时可以完成动目标的检测与成像处理,而不需要单独的高PRF系统操作模式。 随着科技的不断发展,高分辨宽测绘(High-Resolution and Wide-Swath, HRWS)SAR成像已经越来越受到人们的关注,具有地面动目标指示(Ground Moving Target Indication, GMTI)功能的SAR成像系统因其具有对静止场景进行高分辨成像和动目标检测能力在很多军用和民用领域受到广泛运用。具有HRWS成像能力的沿方位多通道SAR系统,其可以有效地解决高分辨和低脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF)的矛盾,该矛盾在HRWS成像处理过程中经常遇到。由于方位空域自由度可以用来进行杂波抑制,因此多通道构型具有提供GMTI潜能。该文提出一种新的杂波抑制和动目标的成像方法,使得在低PRF的HRWS系统进行SAR成像的同时可以完成动目标的检测与成像处理,而不需要单独的高PRF系统操作模式。
摘要:
在雷达目标的自适应检测领域, 当参考单元数不足时, 充分挖掘协方差矩阵的结构信息是有效提高检测性能的途径之一。为此, 针对多维子空间目标的检测问题, 该文在协方差矩阵关于次对角线具有斜对称结构的约束下, 分别基于一步和两步广义似然比(GLRT), 推导了均匀和部分均匀杂波中的斜对称自适应检测器。由于检测器在设计阶段利用了协方差矩阵的结构信息, 仿真结果表明, 与已有检测器相比, 在参考单元数不足时, 斜对称自适应检测器可明显改善检测性能。此外, 分别从协方差估计方法的影响、目标子空间维数的影响、目标子空间失配性能以及目标起伏的影响4个方面对检测性能进行了仿真分析。 在雷达目标的自适应检测领域, 当参考单元数不足时, 充分挖掘协方差矩阵的结构信息是有效提高检测性能的途径之一。为此, 针对多维子空间目标的检测问题, 该文在协方差矩阵关于次对角线具有斜对称结构的约束下, 分别基于一步和两步广义似然比(GLRT), 推导了均匀和部分均匀杂波中的斜对称自适应检测器。由于检测器在设计阶段利用了协方差矩阵的结构信息, 仿真结果表明, 与已有检测器相比, 在参考单元数不足时, 斜对称自适应检测器可明显改善检测性能。此外, 分别从协方差估计方法的影响、目标子空间维数的影响、目标子空间失配性能以及目标起伏的影响4个方面对检测性能进行了仿真分析。
摘要:
针对有用信号存在失配条件下的自适应检测问题,该文提出了一种新的参数化自适应检测器.对失配信号稳健的自适应匹配滤波器,或对失配信号敏感的双归一化自适应匹配滤波器都可以作为该检测器的一种特例,并可以利用参数控制检测器对失配信号的检测能力和对干扰信号的抑制能力.推导了该检测器的虚警概率和对失配信号的检测概率.计算机仿真分析表明,通过选择合适的参数,可以保证该检测器对少许失配的有用信号的检测性能,以及对严重失配的干扰信号的抑制性能. 针对有用信号存在失配条件下的自适应检测问题,该文提出了一种新的参数化自适应检测器.对失配信号稳健的自适应匹配滤波器,或对失配信号敏感的双归一化自适应匹配滤波器都可以作为该检测器的一种特例,并可以利用参数控制检测器对失配信号的检测能力和对干扰信号的抑制能力.推导了该检测器的虚警概率和对失配信号的检测概率.计算机仿真分析表明,通过选择合适的参数,可以保证该检测器对少许失配的有用信号的检测性能,以及对严重失配的干扰信号的抑制性能.
摘要:
无论在军事上还是在民用中,对大范围区域内的运动目标进行实时监视与检测都非常重要,传统区域监视采用机载扫描模式(ScanSAR),受到国界领空限制,并且ScanSAR固有的特性导致其不适用于在星载平台上进行运动目标区域监视。该文提出一种基于斜视TOPSAR的星载区域监视GMTI方法。该方法采用TOPSAR模式,改善了ScanSAR在星载条件下的低信杂比和信噪比问题。该方法利用斜视TOPSAR全孔径成像算法进行成像,并采用相位中心偏置天线(DPCA)和双门限单元平均恒虚警(CFAR)检测方法对动目标进行检测,利用推导出的运动目标的干涉相位与速度关系,对运动目标的速度进行估计和定位。另外,该文还分析了真实数据和仿真数据之间可能存在的差异及如何降低差异带来的影响。仿真结果验证了该方法的有效性。 无论在军事上还是在民用中,对大范围区域内的运动目标进行实时监视与检测都非常重要,传统区域监视采用机载扫描模式(ScanSAR),受到国界领空限制,并且ScanSAR固有的特性导致其不适用于在星载平台上进行运动目标区域监视。该文提出一种基于斜视TOPSAR的星载区域监视GMTI方法。该方法采用TOPSAR模式,改善了ScanSAR在星载条件下的低信杂比和信噪比问题。该方法利用斜视TOPSAR全孔径成像算法进行成像,并采用相位中心偏置天线(DPCA)和双门限单元平均恒虚警(CFAR)检测方法对动目标进行检测,利用推导出的运动目标的干涉相位与速度关系,对运动目标的速度进行估计和定位。另外,该文还分析了真实数据和仿真数据之间可能存在的差异及如何降低差异带来的影响。仿真结果验证了该方法的有效性。
论文
摘要:
现代雷达信号环境中, 复合调制信号正在逐步得到广泛应用。该文提出了一种针对频移键控与二相编码(FSK-BPSK)复合调制信号的时差估计算法。该算法紧密结合该信号子脉冲频率分布具有对称性, 时域长度具有一致性等特点, 通过子脉冲相关函数的理论推导得出FSK-BPSK复合调制脉冲信号的相关函数。最后利用相关函数拟合算法, 可根据观测数据进一步精确估计时间延迟(TDOA)。通过仿真实验, 证明该算法相比于其他时差估计算法, 其算法估计的准确性、抗噪性都有明显提升, 且适用于带宽较小的复合调制信号的时差估计情况。 现代雷达信号环境中, 复合调制信号正在逐步得到广泛应用。该文提出了一种针对频移键控与二相编码(FSK-BPSK)复合调制信号的时差估计算法。该算法紧密结合该信号子脉冲频率分布具有对称性, 时域长度具有一致性等特点, 通过子脉冲相关函数的理论推导得出FSK-BPSK复合调制脉冲信号的相关函数。最后利用相关函数拟合算法, 可根据观测数据进一步精确估计时间延迟(TDOA)。通过仿真实验, 证明该算法相比于其他时差估计算法, 其算法估计的准确性、抗噪性都有明显提升, 且适用于带宽较小的复合调制信号的时差估计情况。
摘要:
针对杂波环境下多扩展目标量测集难以划分,且时间代价高的问题,该文引入近邻传播聚类技术,提出一种新的多扩展目标量测集划分算法.该算法先采用密度分析技术对量测集进行预处理,滤除部分杂波量测,然后引入近邻传播聚类技术,通过量测间的相互竞争,初步确定扩展目标的数目和质心位置,然后通过扩展目标PHD滤波方法估计目标数目和状态.该方法可有效避免量测集聚类过程中扩展目标质心初始化的干扰,能够准确地划分杂波环境下多扩展目标量测集.与传统的距离划分,K-means++划分方法相比,所提算法能够自适应地确定目标数目,降低时间成本,提高多扩展目标的跟踪性能. 针对杂波环境下多扩展目标量测集难以划分,且时间代价高的问题,该文引入近邻传播聚类技术,提出一种新的多扩展目标量测集划分算法.该算法先采用密度分析技术对量测集进行预处理,滤除部分杂波量测,然后引入近邻传播聚类技术,通过量测间的相互竞争,初步确定扩展目标的数目和质心位置,然后通过扩展目标PHD滤波方法估计目标数目和状态.该方法可有效避免量测集聚类过程中扩展目标质心初始化的干扰,能够准确地划分杂波环境下多扩展目标量测集.与传统的距离划分,K-means++划分方法相比,所提算法能够自适应地确定目标数目,降低时间成本,提高多扩展目标的跟踪性能.
摘要:
机载3维SAR可实现3维成像, 但运动误差会影响成像质量, 其中姿态角误差改变阵元间相对位置, 影响复杂, 目前还没有基于测量数据的补偿方法。该文建立了机载3维SAR成像模型, 分析了姿态角误差对成像的影响, 其中偏航角误差的补偿最为复杂。由回波相位可得航迹向和跨航向波数, 根据这两个波数计算的距离误差与目标位置无关, 消除了误差的空变性。提出在航迹向和跨航向2维波数域分块计算距离误差, 在空域补偿的波数域子孔径补偿方法。仿真结果证明该方法可有效补偿偏航角运动误差的影响。 机载3维SAR可实现3维成像, 但运动误差会影响成像质量, 其中姿态角误差改变阵元间相对位置, 影响复杂, 目前还没有基于测量数据的补偿方法。该文建立了机载3维SAR成像模型, 分析了姿态角误差对成像的影响, 其中偏航角误差的补偿最为复杂。由回波相位可得航迹向和跨航向波数, 根据这两个波数计算的距离误差与目标位置无关, 消除了误差的空变性。提出在航迹向和跨航向2维波数域分块计算距离误差, 在空域补偿的波数域子孔径补偿方法。仿真结果证明该方法可有效补偿偏航角运动误差的影响。
摘要:
该文提出了一种用于合成孔径雷达(SAR)的数字去斜方法, 适用于发射信号脉冲宽度能够覆盖整个测绘条带的轻小型SAR系统。利用该方法, 可以首先采用低于雷达系统发射信号带宽的采样频率对回波信号进行数字采集, 之后在数字域对距离向回波信号去斜, 通过频率分析法完成距离向的压缩处理, 无混叠地恢复出目标信息。该文给出了新方法的理论分析与数学推导, 并给出采样率选取准则, 通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。 该文提出了一种用于合成孔径雷达(SAR)的数字去斜方法, 适用于发射信号脉冲宽度能够覆盖整个测绘条带的轻小型SAR系统。利用该方法, 可以首先采用低于雷达系统发射信号带宽的采样频率对回波信号进行数字采集, 之后在数字域对距离向回波信号去斜, 通过频率分析法完成距离向的压缩处理, 无混叠地恢复出目标信息。该文给出了新方法的理论分析与数学推导, 并给出采样率选取准则, 通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。
摘要:
传统的频率-波数域成像方法能有效地重建均匀介质中的目标图像,但对于分层介质,不能生成聚焦的图像,而且目标也无法准确定位.考虑到各层介质介电常数的差异和层间的不连续性,该文推导了适用于分层介质的相移偏移成像方法.并由分层介质中点目标的散射传递函数,分析了成像方法所做的假设和数学近似.通过仿真模拟和试验,验证了所提的方法适用于分层介质实时成像. 传统的频率-波数域成像方法能有效地重建均匀介质中的目标图像,但对于分层介质,不能生成聚焦的图像,而且目标也无法准确定位.考虑到各层介质介电常数的差异和层间的不连续性,该文推导了适用于分层介质的相移偏移成像方法.并由分层介质中点目标的散射传递函数,分析了成像方法所做的假设和数学近似.通过仿真模拟和试验,验证了所提的方法适用于分层介质实时成像.
摘要:
脉冲式超宽带生命探测雷达的时间抖动将静态杂波变为无规律扰动的动态杂波,导致对强静态杂波进行传统去直流处理后仍存在较强残余,容易形成虚警并造成误判.该文首先分析了时间抖动对脉冲式超宽带生命探测雷达回波的影响,然后指出耦合回波间的相对时延能够反映雷达系统的时间抖动,在此基础上提出了一种基于耦合回波的时间抖动抑制方法.实测数据结果证明该文所提方法能够有效抑制强静态杂波的残余,进一步提高生命探测性能. 脉冲式超宽带生命探测雷达的时间抖动将静态杂波变为无规律扰动的动态杂波,导致对强静态杂波进行传统去直流处理后仍存在较强残余,容易形成虚警并造成误判.该文首先分析了时间抖动对脉冲式超宽带生命探测雷达回波的影响,然后指出耦合回波间的相对时延能够反映雷达系统的时间抖动,在此基础上提出了一种基于耦合回波的时间抖动抑制方法.实测数据结果证明该文所提方法能够有效抑制强静态杂波的残余,进一步提高生命探测性能.
摘要:
针对传统主成分分析法在探地雷达杂波抑制方面的不足,该文基于2维小波变换的分时分频特点,提出了改进的主成分分析子空间投影法。进一步将改进的子空间投影法与自适应横向滤波方法相结合,保留了自适应滤波方法良好的目标回波信号保真度与学习适应能力等优点,提出了基于小波变换与主成分分析的探地雷达自适应杂波抑制方法,实现了小波变换、主成分分析法以及自适应滤波方法的优势互补。实验结果表明该方法在信杂比与目标图像清晰度方面具有良好的杂波抑制效果。 针对传统主成分分析法在探地雷达杂波抑制方面的不足,该文基于2维小波变换的分时分频特点,提出了改进的主成分分析子空间投影法。进一步将改进的子空间投影法与自适应横向滤波方法相结合,保留了自适应滤波方法良好的目标回波信号保真度与学习适应能力等优点,提出了基于小波变换与主成分分析的探地雷达自适应杂波抑制方法,实现了小波变换、主成分分析法以及自适应滤波方法的优势互补。实验结果表明该方法在信杂比与目标图像清晰度方面具有良好的杂波抑制效果。
综述
摘要:
该文首先提出了软件化雷达(Software Radar)这一新技术概念, 并对软件化雷达的定义、定位、技术特点以及可能带来的影响进行了系统阐述。文中指出, 数字化雷达、软件化雷达和智能化雷达是现代雷达系统技术发展的3个不同阶段, 目前正处于从数字化雷达向软件化雷达过渡的重要时期。软件化雷达的核心特征体现在:标准化、模块化和数字化特征, 开放式的体系架构以及以软件技术为核心, 面向应用需求的开发模式。和传统的以硬件技术为核心, 面向专用功能的开发模式不同, 软件化雷达注重软件和硬件的解耦, 从而使得可以通过软件定义方式快速开发雷达系统, 并灵活地实现系统资源配置、功能扩展和性能提升, 以满足实际应用的需求。然后, 为了进一步阐述软件化雷达系统的技术特点, 该文对清华大学研制的软件化雷达信号处理系统RadarLab2.0进行了介绍。最后, 结合对空情报雷达的应用需求, 对软件化雷达技术的发展给出了建议。 该文首先提出了软件化雷达(Software Radar)这一新技术概念, 并对软件化雷达的定义、定位、技术特点以及可能带来的影响进行了系统阐述。文中指出, 数字化雷达、软件化雷达和智能化雷达是现代雷达系统技术发展的3个不同阶段, 目前正处于从数字化雷达向软件化雷达过渡的重要时期。软件化雷达的核心特征体现在:标准化、模块化和数字化特征, 开放式的体系架构以及以软件技术为核心, 面向应用需求的开发模式。和传统的以硬件技术为核心, 面向专用功能的开发模式不同, 软件化雷达注重软件和硬件的解耦, 从而使得可以通过软件定义方式快速开发雷达系统, 并灵活地实现系统资源配置、功能扩展和性能提升, 以满足实际应用的需求。然后, 为了进一步阐述软件化雷达系统的技术特点, 该文对清华大学研制的软件化雷达信号处理系统RadarLab2.0进行了介绍。最后, 结合对空情报雷达的应用需求, 对软件化雷达技术的发展给出了建议。