1 研究背景与意义 雷达面临的四大挑战： （1）隐身目标的威胁 隐身飞机、隐身导弹和隐身舰艇和无人机的出现使得雷达散射截面积成百上千倍的减小，增加了雷达发现目标的难度。 （2）低空与超低空目标的威胁 战术导弹和战略巡航导弹等低空、超低空目标的入侵也给雷达探测带来了重大挑战。（3）反辐射摧毁的威胁 反辐射导弹利用敌方雷达的电磁辐射进行制导并将其摧毁，是电子对抗中对雷达硬杀伤最有效的武器。为应对日益恶化的外部电磁环境，雷达往往需要发射更大的功率以达到同样的探测性能，从而增加了被发现甚至被摧毁的风险。 （4）强电子干扰 传统雷达一般采用收发共置的布站方式，其发射电磁波一旦被敌方发现和定位，就极容易被干扰，进而丧失整个武器战争系统的重要信息来源。 外辐射源（无源）雷达因能克服上述问题而引起人们的广泛关注。外辐射源雷达分为两大类：第一类是基于目标的红外辐射或自身发射的电磁波来对其探测，目标发射的电磁波主要来源于雷达、应答机、通信电台、导航仪、有源干扰机等通讯电子设备；第二类是利用广播信号、电视信号、手机信号、卫星导航信号等非合作照射源来探测目标。当目标静默（不发射电磁波）时，利用第一类外辐射源雷达通过电磁波来探测目标就无法实现。对于第二类外辐射源雷达，即使目标静默，也能探测到目标，因此对此类外辐射源雷达的研究成为热点。 外辐射源雷达的优势： （1）反隐身特性 隐身目标一般只大幅度减少鼻锥±30°范围之内后向散射的RCS，前向与侧向的散射还是很强。外辐射源雷达是一种双基地雷达，它可以通过接收目标前向与侧向的散射回波信号来探测隐身目标。其次，外辐射源信号多数工作在甚高频、超高频等波段，波长较长，隐身飞机表面的吸波材料对该波段电磁波的作用极差；再者，外辐射源雷达在形式上属双（多）基地雷达，可探测到隐身飞机前向和侧向的散射信号，具有空域上反隐身的特点。因此，外辐射源雷达具有探测隐身目标的能力。 （2）探测低空与超低空目标 外辐射源雷达利用各种民用或商用信号作为照射源，频率一般较低，波长较长，因此照射源能够通过衍射穿过低空障碍物探测到目标。并且广播信号、卫星导航信号等外辐射源信号多采用高塔架设，向下发射波束，能够很好地覆盖低空范围，从而具有一定的超低空探测能力。 （3）抗反辐射导弹 外辐射源雷达不发射电磁波，因此不容易被敌方的侦察系统发现。此外，第三方辐射源具有数量大、地域分布广的特点，受反辐射导弹的攻击概率低，具有很强的生存能力和抗打 （4）抗干扰 外辐射源雷达没有配备专用的发射机，而是借助于其它通信广播基站作为发射站，无法被电子侦察设备所发现，也使其免受其它电子干扰源的影响。并且没有其它主动发射雷达容易受广播、通信信号干扰问题的困扰。
1.雷达系统中杂波信号的建模与仿真目的 雷达的基本工作原理是利用目标对雷达波的散射特性探测和识别目标。然而目标存在于周围的自然环境中，环境对雷达电磁波也会产生散射，从而对目标信号的检测产生干扰，这些干扰就称为雷达杂波。对雷达杂波的研究并通过相应的信号处理技术可以最大限度的压制杂波干扰，发挥雷达的工作性能。 雷达研制阶段的外场测试不仅耗费大量的人力、物力和财力，而且容易受大气状况影响，延长了研制周期。随着现代数字电子技术和仿真技术的发展，计算机仿真技术被广泛应用于包括雷达系统设计在内的科研生产的各个领域，在一定程度上可以替代外场测试，降低雷达研制的成本和周期。 长期以来，由于对杂波建模与仿真的应用己发展了多种杂波类型和多种建模与仿真方法。然而却缺少一个集合了各种典型杂波产生的成熟的软件包，雷达系统的研究人员在需要用到某一种杂波时，不得不亲自动手，从建立模型到计算机仿真，重复劳动，造成了大量的时间和人力的浪费。因此，建立一个雷达杂波库，就可以使得科研人员在用到杂波时无需重新编制程序，而直接从库中调用杂波生成模块，用来产生杂波数据或是用来构成雷达系统仿真模型，在节省时间和提高仿真效率上的效益是十分可观的。 从七十年代至今已经公布了很多杂波模型，其中有几类是公认的比较合适的模型。而且，杂波建模与仿真技术的发展己有三十多年的历史，己经有了一些比较成熟的理论和行之有效的方法，这就使得建立雷达杂波库具有可行性。 为了能够反映雷达信号处理机的真实性能，同时为改进信号处理方案提供理论依据，雷达杂波仿真模块输出的杂波模拟信号应该能够逼真的反映对象环境的散射环境。模拟杂波的一些重要散射特性影响着雷达对目标的检测和踉踪性能，比如模拟杂波的功率谱特性与雷达的动目标显示滤波器性能有关;模拟杂波的幅度起伏特性与雷达的恒虚警率检测处理性能有关。因此，杂波模拟方案的设计是雷达仿真设计中极其重要的内容，杂波模型的精确性、通用性和灵活性是衡量杂波产生模块的重要指标。 2.Simulink简介 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和
雷达杂波抑制关键技术研究 摘要：针对防空系统雷达强杂波背景下雷达弱小目标检测问题，在分析传统杂 波抑制存在的问题的基础上，梳理了杂波图CFAR检测、检测跟踪联合处理、智 能杂波抑制等关键技术，并简要分析其原理及技术途径，并对雷达杂波抑制技术 发展趋势进行分析。 关键词：强杂波；CFAR；目标检测 1 引言 基于雷达信息的探测感知是现代信息化战争中武器装备的核心关键能力，随着低空突防、隐身突防、电磁干扰手段的普遍使用，造成雷达探测感知能力的急剧下降，进而导致防空武 器系统的作战效能严重下降。雷达通过向目标辐射电磁波，然后接收从目标反射回来的电磁 波信号，再通过先进的信号处理技术，将有用目标信号从杂波和干扰中提取处理，进而完成 目标检测、位置估计、分类识别等功能。巡航导弹等低空目标可通过超低空自主飞行，利用 地球曲率限制或复杂的地理环境实施攻击，雷达对其进行探测时，面临严重的地海杂波问题，为保证武器系统对低空目标的有效作战能力，必须解决强杂波背景下低小慢目标探测问题。 2 强杂波背景下目标检测面临的问题 当前，雷达探测面临复杂的地理环境，导引头下视探测以及地基雷达低空或下视探测时 不可避免会受到地理环境的制约以及地海杂波干扰。这些背景杂波强度大，按照实际的测量 可得，幅度最强的地杂波可比系统内部的噪声大70 dB 以上。另外由于地貌变换（如山区）、地表反射特性变化、离散强杂波点等使得杂波出现严重的非均匀/非平稳现象等，给杂波抑制等来严重挑战。 雷达杂波抑制技术经多年发展，目前常用的处理方法主要包括MTI、MTD、PD、STAP及 相应的改进设计等，同时也提出了多种目标检测方法，包括CA-CFAR、GO-CFAR、SO-CFAR、OS-CFAR等。然而，由于当前雷达系统处理中环境的认知有限，杂波抑制滤波器的选择和设 计缺乏针对性，目标检测处理仍主要采取针对均匀平稳杂波的方法，多数情况下不满足实际 情况，使得杂波剩余较强，目标检测困难。 3 杂波抑制主要关键技术 3.1 杂波图CFAR检测技术 利用恒虚警检测[1]方法，对杂波背景功率的估计大致有两类，一类是空域检测技术，也 称为距离恒虚警检测技术，它将邻近参考单元处理器的输出均值作为检测门限的背景值，主 要应用在杂波分布比较均匀的雷达杂波背景中。另一类是时域检测技术，即杂波图CFAR 检 测技术[2]，它是依据前面若干次天线扫描的值得到的杂波背景功率来对检测单元进行检测， 在均匀或者非均匀的雷达杂波背景中都可以稳定工作。通常，杂波强度在方位/距离上有剧烈的变化，在同一距离单元随时间变化相对平缓，空域检测中的恒虚警检测方法仅能通过减小 参考单元的个数，来减小虚警率的损失，这样却会导致虚警率无法保持恒定。因此，为了改 善目标的检测性能，必须找到更好的检测方法。杂波图CFAR 检测方法恰好可以解决这个问题，其存储在每个检测单元的估计值，是依据当前及以前的多次扫描值，然后利用一定的递 归算法进行更新的。海杂波的统计特性与地杂波和气象杂波不同，与雷达重复周期相比，海 浪的起伏比较平缓，因此海杂波在邻近的脉冲间有较强的相关性，进行脉间积累检测时，性 能并不理想。在空域中，海杂波的统计特性变化非常剧烈，而在时域中，变化相对平缓。因此，可以利用杂波图CFAR 检测方法来改善目标的检测性能。
信息与通信工程学院 综合实验(1)设计报告海杂波的建模与仿真 学号：S310080092 专业：通信与信息系统 学生姓名：韩鹏 任课教师：穆琳琳 2011年6月
海杂波的建模与仿真 韩鹏 摘要：海杂波的建模与仿真是雷达目标模拟中环境模拟的重要部分。仿真得到的海杂波数据良好与否是雷达最优化设计及雷达信号处理的关键。海杂波的存在对雷达的目标检测、定位跟踪的性能都将产生影响，因此，在海杂波为主要干扰源的情况下，有必要对雷达探测区域内的海杂波特性进行分析，本文给出了海杂波的一些相关特性和几种分布下海杂波的模型以及两种海杂波的模拟方法，一种是无记忆非线性变换法(Zero Memory Nonlinearity,ZMNL)，另一种是球形不变随机过程法(Spherically Invariant Random Process,SIRP)，最后给出ZMNL模拟方法的仿真。 关键词：海杂波随机过程建模与仿真ZMNL SIRP 一、实验目的 海面上反射回来的不需要的杂波称为海杂波。海杂波的存在对雷达的目标检测、定位跟踪的性能都将产生影响，因此，在海杂波为主要干扰源的情况下，有必要对雷达探测区域内的海杂波特性进行分析，建立准确的海杂波模型，一方面可以为雷达系统仿真提供逼真的杂波环境的模型；另一方面则有助于雷达杂波滤波器的设计和实现，提高抑制杂波的能力，提高雷达的探测性能。因此，海杂波的建模与仿真具有重要意义。 二、实验内容简介 2.1海杂波的概念和统计性质 2.1.1海杂波的概念 大家都知道，雷达系统的主要功能是目标检测，即发现目标。还可以在一个或者多个雷达坐标上，粗略的确定目标的位置。雷达可以对目标进行重复测量的方法，沿目标轨道对目标进行跟踪，可以外推到未来位置，估计拦截点或落点，也可以向后外推，估计发射点。 但是当雷达探测位于陆地或海面上的目标时，雷达接受的不仅有目标的回波，而且叠加有不需要的被照射区域的回波，这部分回波在雷达术语里就被称为杂波。雷达杂波就是雷达波束在物体表面形成的后向散射，海杂波就是海面上反射回来的杂波，它表现出更强的动态特性。海面作为雷达波的反射面，其性能十分复杂，海风、海流、海浪、潮汐和不同的水质等都对海杂波的产生有着不同的影响。 2.1.2海杂波的统计性质 雷达接受信号一般包括下面三个组成部分：1)有用的雷达目标回波；2)由于电干扰和雷达设备本身等形成的噪声；3)地面、海面及空中的云雨、干扰箔条等背景形成的杂波。由于杂波信号的强度远远超过目标信号，并且杂波谱常常接近于目标，同时还受雷达设备参数的影响，这些因素增大了雷达对杂波的处理难度。
低空探测雷达海面杂波处理技术 摘要：本丈介绍了海杂波的信号特征分布、海岸线等陆海交界影响、海岸地表影响等特性。根据海杂波的特点，提出了杂波图处理、静点处理等杂波抑制方法，设计了扫描间相关、点迹评估等海杂波数据处理算法，实验验证了有效性。 【关键词】海杂波杂波图点迹评估 1 引言 海杂波干扰严重影响低空探测雷达的性能，低空探测雷达在对空警戒模式下，由于空中目标（飞机）的速度与杂波之问的速度差比较大，雷达通过多普勒处理就能从杂波中提取出目标，但是对于海而目标，由于它的运动速度与海杂波的速度接近，从杂波中提取目标信号比较困难。低空探测雷达一般在S波段内的杂波情况比较严重，随着雷达频率升高，杂波影响越严重，杂波与风速、海情、环境等相关，还随着海而气候变化、季节变化而不同，在低空探测雷达设计中，必须充分考虑到各种因素。 杂波干扰强会造成雷达自动录取和自动跟踪的困难，甚至会引起系统处理能力的饱和，降低雷达系统性能。本文就减少海杂波对低空雷达探测目标的影响，分析了海杂波特
征，进行杂波图技术、低速或固定杂波剔除技术等技术研究，提出扫描问相关处理算法、点迹评估算法等数据处理方法，通过实验数据验证了这些方法的有效性。 2 杂波特征分析 2.1 海杂波分布 海杂波的特性取决于海而形状，雷达回波是从尺寸大小（粗糙度）可以与雷达波长相比拟的海上部分得到的。而海的粗糙度受风的影响，海杂波同时也取决于雷达天线波束相对于风向的指向。此外，海杂波还受水表而张力变化的影响，水相对于空气的温度通常也可能对海杂波造成影响。 多年来，已经提出许多理论模型来解释海杂波。过去对海杂波的解释是基于两种不同的方法。一种是假设杂波是由海平而或接近海平而的散射特性引起的，另一种方法是将散射场当作一个边值问题推导出来。这时海表而用某种统计过程描述最初的一种尝试是假设可以用高斯概率密度函数来 描述表而扰动。但是，根据高斯曲而计算海散射得到的结果似乎是合理的，但仔细检查会发现并不与实验数据相吻合。由于杂波回波的高可变性，杂波回波通常用概率密度函数来描述。 如果雷达照射的杂波表而区域内，有大量随机散布的独立的散射体，并且没有一个比其他散射体大许多的独立散射体。则接收机输出端杂波电压包络的概率密度函数为：
第13章海杂波 Lewis B.Wetzel 13.1 引言 就一部正在工作的雷达而言，海表面对发射信号的后向散射常常严重地限制了其对舰船、飞机、导弹、导航浮标以及其他和海表面同在一个雷达分辨单元的目标的检测能力。这些干扰信号一般被称为海杂波或海表面回波。由于海表面对雷达来说是一个动态的、不断变化的平面，因而对海杂波的认识不仅要寻求一个合适的模型来描述海表面的散射特性，而且还要深入了解海洋的复杂运动。幸运的是，在遥感领域内，雷达和海洋学间的联系日益密切，并已积累了大量关于海表面散射，以及这些散射是如何与海洋变化相关的有用资料。 在各种雷达参数和环境因素的条件下，直接测量它们对雷达回波的影响，然后按照经验来描述海杂波的特征似乎是一个简单的问题。与雷达或其工作配置相关的参数，如频率、极化方式、分辨单元尺寸和入射余角（擦地角）均可由试验者指定，但是环境因素则全然不同。这有两个原因：首先，不清楚哪些环境因素重要。例如，风速无疑会影响海杂波电平，但是舰船风速计读数和海杂波间的关系并不完全相符。海表面的搅动状态（海表面状态）对海表面散射特性看起来似乎有很大的影响，但这仅是主观的量度，它与当地盛行的天气间的关系通常是不确定的。其次，人们还发现，所测得的风速与其形成的海浪（造成杂波的海浪）有关，而空气和海表面的温度能影响这种关系。可是，在过去海杂波测量的历史中，这些影响的重要性并没有得到人们的重视，因而很少记录下空气和海表面的温度。即使人们已经意识到某个环境参数的重要性，但是要在实际的海洋条件下精确测量这个因素通常也是非常困难的。并且要建立任意一种具有实际意义的海杂波统计模型，还须从不冰封的海洋环境中收集足够多的各种参数条件下的测量结果，这也受到实际可能性和经费的限制。因此，大家不必对海杂波某些特征定义的不完全感到惊讶。 在20世纪60年代末之前，绝大多数的海杂波数据都是从独立的实验中一小段一小段收集起来的，它们的真实性通常不强或不全面（可查阅以往的著作，如Long[1]，Skolnik[2]或Nathanson[3]）。然而，尽管许多早期的海杂波数据的科学价值有限，但是它们的确揭示了海杂波的某些一般规律，如在小和中等的入射余角间，海杂波信号的强度随入射余角的增大而增大，随风速（或海表面状态）的增强而增强，并且在垂直极化和逆风-顺风方向时杂波信号强度通常较大。 必须指出的是，在A显上观测海杂波时，在很大程度上取决于分辨单元的尺寸或“雷达脚印（radar footprint）（雷达天线波束照射到海表面的覆盖区的大小）”。对于大的分辨单元，海杂波在距离上呈现为分布式的，其特征可用平均表面截面积（它在一个均值上下轻微起伏）来描述。随着分辨单元尺寸的减小，海杂波表现为孤立（或离散）的类似于目标的时变回波。在高分辨情况下，通常认为分布式海杂波是由密集的离散回波序列组成的。当离散回波在噪
是德科技 使用 Keysight SystemVue 进行雷达系统设计和干扰分析 应用指南
序言 本应用指南列出了 Keysight SystemVue 软件在进行雷达系统设计和杂波/干扰分析方面的主要特性。将要讨论的部分关键领域包括: 如何实现雷达线性调频 (Chirp) 波形; 为发射机和接收机设计射频链路; 使用快速傅立叶变换 (FFT) 卷积进行脉冲压缩分析。最后，我们在有干扰和杂波信号的环境中对雷达系统进行了测试，旨在研究此类损伤对雷达性能的影响。
1.0 定制信号生成 1.1 用于雷达系统设计的 LFM 线性调频信号SystemVue 为生成定制信号提供了一个灵活的平台。在 图 1-1 的实例中，工程师使用 SystemVue 浮点元件对 LFM 线性调频信号源进行建模。左侧的积分器对时间进行累 加，直到达到脉冲周期值，然后复位并再次开始累加。 图 1-1 中显示了 u (μ) 和 wc (ωc) 值的计算过程。 (1-1a) (1-1b) 图 1-1. 使用 SystemVue DSP 库模块生成定制信号
1.2 使用 MathLang 生成定制信号 SystemVue 内置可兼容 m 代码的语法，该语法可在整个程序中使用。在图 1-2 中，LFM 线性调频信号源在 Math-Lang 组件中定义。 1.3 使用三重播放工具生成定制信号 SystemVue 提供到 C++、HDL 和 MATLAB ? 的直接链接。如图 1-3 和 1-4 所示，SystemVue 可以导入使用这些语言编写的任何定制信号。MATLAB 中的协同仿真功能允许用户使用原有的 m 代码文件。 1.0 定制信号生成 (续) 图 1-2. 使用 SystemVue 中的 MATH 语言生成定制信号 (1-3a. MATLAB 协同仿真链接) 图 1-3. 将 MATLAB 脚本链接到 SystemVue (1-3b) 图 1-4. C++ 形式的定制波形代码
2012年第06期，第45卷 通 信 技 术 Vol.45，No.06,2012 总第246期 Communications Technology No.246,Totally ·传 输· X波段雷达实测海杂波的特性分析﹡ 杨永生， 张宗杰 (苏州科技学院 电子信息工程学院，江苏 苏州215011) 【摘 要】舰载雷达和海岸警戒雷达的目标检测和跟踪性能与海杂波密切相关。对X波段雷达实测海杂波进行了功率谱密度和相关分析,得到了一些有益的结果。与VV极化相比，HH极化的海尖峰特性更明显；与HH极化相比，VV极化海杂波的功率谱密度具有更窄的带宽，且衰减得更快。而HH和VV极化海杂波具有相似的相关性,但HH极化的相关系数要比VV极化的要小。得到的结果对雷达目标检测与识别具有一定的借鉴意义。 【关键词】海杂波；相关分析；功率谱密度；极化 【中图分类号】TN957【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2012)06-0055-03 General Properties of X-band Sea Clutter based on Experiments Data YANG Yong-sheng， ZHANG Zong-jie （College of Electric & Information Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou Jiangsu 215011, China） 【Abstract】The target detection and tracking performance of shipborne radar and coast warning radar, is closely related to sea clutter. The power spectrum density and correlation analysis is done on the experimental data of sea clutter with X-band radar, and some helpful results are thus obtained. Compared with VV polarization, the spike of sea clutter in HH polarization is more obvious, and compared with HH polarization, the band width of power spectrum density of VV polarization is smaller and decays more rapidly. However, of both HH and VV polarization of sea clutter have similar correlation properties, but the coefficient of HH polarization is smaller than that of VV polarization. The experimental results given in this paper are of certain reference value to the target detection and recognition of radar. 【Key words】sea clutter; correlation analysis; power spectrum density; polarization 0 引言 海杂波通常是指雷达接收来自海表面散射的回波信号，它不仅与海面粗糙度密切相关，而且雷达波的极化、波段以及入射角度等系统参数对其也有较大的影响。舰载雷达和海岸警戒雷达在维护国家和地区安全方面发挥着重要的作用，其主要任务是在海杂波背景下实现目标的检测、识别与跟踪，如船只、低空掠海飞行的飞机和导弹等。因此，海杂波特性的研究已成为现代雷达系统设计与性能评估的重要课题[1-2]。 目前，已从多种角度对海杂波的特性进行了深入的研究，如海尖峰、多普勒谱、相关分析及统计建模等。在海杂波统计建模方面，已提出的模型有Weibull分布、log-normal分布、Gamma分布、复合高斯分布以及K分布等[1-5]。文献[6]，利用英国南部海岸某雷达海杂波数据来分析含有3个分量的多普勒谱模型，该模型是通过wavetank数据建立起来的。并进一步研究了海杂波数据中的去相关、多普勒、极化等特征；分析了Bragg与non-Bragg散射机理、海尖峰特性与风向之间的关系。文献[7]，从时间、幅度和频率3个角度，对海杂波的海尖峰进行了分析。 文中利用X波段极化雷达实测数据，对海杂波 收稿日期：2012-04-16。 ﹡基金项目：江苏省高校自然科学研究项目（No.11KJB420003）。 作者简介：杨永生（1976-），女，硕士，讲师，主要研究方 向为海洋遥感和图像处理；张宗杰（1966-），女， 硕士，副教授，主要研究方向为雷达信号处理及 模式识别。 55
基于载波域自适应迭代滤波器的无源雷达多径杂波抑制方法 赵志欣 周新华 洪 升* 翁 涛 王玉皞 (南昌大学信息工程学院 南昌 330031) 摘 要：在无源雷达系统中，监测通道信号中存在零频和非零频多径杂波，影响目标的检测。时域自适应迭代滤波器(如LMS, NLMS, RLS 等)常被用于无源雷达杂波抑制，但这些方法只适用于零频多径杂波。该文针对零频和非零频多径杂波的问题，结合数字广播电视信号的正交频分复用波形特征，提出一种基于载波域自适应迭代滤波器的杂波抑制算法。该算法利用同一载频下含有相同多普勒频移的多径杂波的相关性原理，进行杂波抑制。仿真和实测数据处理结果证明了算法的有效性。 关键词：无源雷达；数字广播电视信号；多径杂波抑制；递归最小二次方算法中图分类号：TN958文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2018)12-2841-07 DOI : 10.11999/JEIT180097 Multipath Clutter Rejection Approach Based on Carrier Domain Adaptive Iterative Filter in Passive Bistatic Radar ZHAO Zhixin ZHOU Xinhua HONG Sheng WENG Tao WANG Yuhao (School of Information Engineering , Nanchang University , Nanchang 330031, China ) Abstract : In passive bistatic radar systems, there exists the zero and non-zero Doppler shift multipath clutter in the surveillance channel. The multipath clutter affects the target detection. Temporal adaptive iterative filter such as Least Mean Square (LMS), Normalized Least Mean Square (NLMS) and Recursive Least Square (RLS)are often used to reject multipath clutter in passive bistatic radar, but these methods are only applicable to reject zero Doppler shift multipath clutter. To solve the problem of zero and non-zero Doppler shift multipath clutter, combined with the orthogonal frequency division multiplexing waveform features of digital broadcasting television signals, a clutter rejection algorithm is proposed based on carrier domain adaptive iterative filter. The algorithm utilizes the correlation of multipath clutter with the same Doppler shift at the same carrier frequency in subcarrier domain to reject the zero and non-zero Doppler shift multipath clutter. Simulation and experiment data processing results show the superiority of the proposed algorithm. Key words : Passive bistatic radar; Digital broadcasting television signals; Multipath clutter rejection; Recursive Least Square (RLS) algorithm 1 引言 近年来，利用空间中存在的非合作式照射源进行目标探测的外辐射源雷达(又称无源雷达)因抗电子干扰、抗超低空突防、反隐身等优势而受到关注。数字广播电视信号(数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB-T)、数字地面多媒体广播(DTMB)和数字调幅广播(DRM))等数字广播在全球分布广泛， 正逐渐取代传统模拟广播，可作为无源雷达优秀的照射源，国内外很多学者都在研究以数字广播作为照射源的无源雷达[1–6]。以高频段为例，DRM 广播作为世界范围内唯一的非专利数字广播，以它作为非合作照射源的雷达系统兼具无源雷达和高频雷达的多种优点。另一个方面，其类图钉性的模糊函数特性，使DRM 广播可作为理想的照射源[7–9]。 无源雷达多采用两通道：参考通道和监测通道。监测通道信号除了接收目标回波信号外，还不可避免地存在直达波和零频多径回波(统称为零频多径杂波)，且存在由于海洋等引起的非零频多径杂波，这些零频和非零频杂波会掩盖目标信息。常用的杂波抑制算法有最小均方算法(LMS)、归一化最小均方算法(NLMS)、递归最小二次方算法(RLS) 收稿日期：2018-01-24；改回日期：2018-06-01；网络出版：2018-08-14*通信作者： 洪 升 shenghong@https://www.doczj.com/doc/e91187433.html, 基金项目：国家自然科学基金(61461030, 61661032, 61761030)，江西省科技厅自然科学项目(20161BAB203079, 20161BAB212038)Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (61461030, 61661032, 61761030), The Natural Science Fund of Jiangxi Province (20161BAB203079, 20161BAB212038) 第40卷第12期电 子 与 信 息 学 报 Vol. 40No. 12 2018年12月Journal of Electronics & Information Technology Dec. 2018 万方数据
机载雷达杂波抑制与目标检测算法研究 机载雷达对地、海探测时面临着复杂的杂波环境,空时自适应处理(STAP)技术通过联合空时二维自由度可以有效地抑制杂波,提高动目标检测性能。考虑到实际中机载雷达接收的回波数据通常是非均匀的,本文围绕非均匀环境下的STAP技术和自适应检测方法展开研究,并进一步讨论了STAP在MIMO雷达和稀疏阵列中的相关应用,主要工作和贡献为:(1)分析了机载雷达的海杂波建模方案机载平台由于运动导致杂波能量在空域和时域中扩散,加之海杂波的物理机理复杂,非高斯、非平稳性显著,对机载雷达下的海杂波建模是信号处理算法研究的基础。本文采用积分法对机载运动平台杂波回波进行建模,分析了杂波单元上的散射机理。从统计角度入手研究了海杂波的幅度分布特性,讨论了几种适用于不同雷达分辨率和海况的幅度分布模型,对比研究了不同参数下各自的幅度统计图。结合实测海杂波数据,介绍了几种海杂波分布参数的估计方法,比较了不同分布模型的拟合性能。(2)研究了机载雷达非均匀杂波中的STAP算法当机载雷达面临的杂波环境非均匀时,STAP所需的独立同分布样本数有限,杂波协方差矩阵(CCM)难以准确估计。对此,给出了三种小样本下的杂波协方差矩阵估计方法,在样本数较少的情况下具有较准确的估计精度。在介绍STAP基本原理的基础上,讨论了几种常用的降维STAP方法选择辅助通道的方式,但往往这种固定的通道选择法不是最优方案。为了自适应地选择降维通道,本文通过对变换域的输出信杂噪比(SCNR)进行数学分解,提出一种根据角度-多普勒相关系数大小选择辅助通道的降
维STAP方法,并将其拓展到保留全空域自由度的情况,通过理论仿真和实测数据处理验证了所提算法的有效性。(3)研究了海杂波中知识辅助的自适应检测算法STAP的最终目的是检测目标,空时自适应检测实现了杂波抑制与目标检测的结合,针对采用复合高斯模型的海杂波背景,研究了纹理分量服从双参数逆高斯分布时点目标和距离拓展目标的广义似然比检测器(GLRT),提出根据纹理分量和散斑分量的先验模型,基于知识的协方差矩阵估计方法,比较了采用不同自适应检测器的检测性能。当机载平台运动时,利用杂波协方差矩阵的低秩特性估计出杂波基的幅度参数和噪声功率,提出了仅采用待检测单元回波数据的动目标GLRT检测器,在样本数较少时相比于传统需要训练样本的GLRT检测器具有更好的检测性能。(4)研究了机载MIMO雷达的STAP处理问题针对MIMO雷达在机载平台中的应用,研究了发射频分线性调频(FDLFM)信号时距离像旁瓣的抑制技术,提出一种对阵列的综合接收信号进行谱修正并在频域加窗的旁瓣抑制方法。当 FD-MIMO雷达各发射信号间的频率间隔增大时,信号处理需要考虑宽带效应的影响,本文给出了频率分集信号的模型以及机载平台下的杂波秩估计公式,研究了杂波抑制中由频率间隔增大引起的多普勒频率偏移补偿方法,有效地改善了高速目标的检测性能。根据MIMO雷达的三维级联结构特性,提出一种自由联合各级信号数据,并在每一级处理时灵活搭配不同滤波器的信号处理框架,比较了几类典型方法的计算量和杂波抑制性能。(5)研究了非均匀阵列和脉冲的稀疏STAP算法除了MIMO雷达之外,特殊结构的稀疏阵列同样能够实现空域自由度