空时自适应处理（STAP）技术充分利用机载相控阵雷达提供的多个空域通道信息和相干脉冲串提供的时域信息，可在空时二维域上实现杂波与干扰的有效抑制。作为提升机载雷达性能的一项关键技术，近年来备受国内外雷达领域的关注。本书以机载预警雷达为背景，系统深入地论述了空时自适应处理的理论、方法及在实际工程应用过程中遇到的相关技术问题。本书系统总结了作者近二十年在STAP领域的研究成果，全书共分22章，主要内容包括机载PD雷达的基础知识、DPCA技术统一模型、机载雷达空时杂波模型、STAP基本原理、降维STAP方法、降秩STAP方法、误差情况下的STAP方法、干扰环境下的STAP方法、非平稳STAP方法、非均匀STAP方法、STAP单脉冲估计方法以及共形阵、双基地、端射阵和MIMO等新体制机载雷达STAP方法等。本书的特色是系统性强、创新性强和可读性强。
本书是关于机载雷达空时自适应信号处理技术的一本学术专著，可供从事雷达、通信、导航、声呐与电子对抗等领域研究的广大技术人员学习与参考，也可作为信息与通信工程专业硕博研究生教材或参考书。

王永良，男，1965年6月出生，浙江嘉兴人，1987年毕业于空军雷达学院，1990年与1994年分别于西安电子科技大学获硕士与博士学位，1994-1996年为清华大学在站博士后，2015年当选中国科学院院士。现任空军预警学院预警技术系教授。专业技术少将军衔，全国政协委员，湖北省科协副主席。
主要从事雷达信号处理理论与技术的研究，在空时信号处理领域取得了系统性的创造性成果，并获得了广泛应用，为我国预警机等重要装备探测效能提升作出了重要贡献。曾获国家技术发明二等奖2项、军队与省部级一等奖5项，出版学术专著4部（含本书），发表学术论文300多篇，拥有发明专利50多项。曾获中国优秀博士后奖、全国高校青年教师奖、中国科协求是杰出青年奖、国家杰出青年基金等。被授予空军十大杰出青年、全军爱军精武标兵、全国优秀博士后、全国优秀教师、全国优秀科技工作者等荣誉称号。曾当选第十届全国人大代表和全军英模代表大会代表。

第1章 绪论
1.1 STAP方法
1.2 STAP实验系统
1.3 应用情况
1.4 小结
第2章 机载PD雷达基础知识
2.1 信号频谱特性
2.2 杂波特性
2.2.1 主瓣杂波
2.2.2 旁瓣杂波
2.2.3 高度线杂波
2.3 杂波与目标频谱间的关系
2.3.1 波束指向不变，目标速度改变情况
2.3.2 目标速度不变，波束指向改变情况
2.4 距离模糊
2.4.1 距离模糊与PRF的关系
2.4.2 距离模糊对回波分布的影响
2.4.3 距离模糊对距离盲区的影响
2.5 多普勒模糊
2.5.1 多普勒模糊与PRF的关系
2.5.2 多普勒模糊对回波分布的影响
2.5.3 多普勒模糊对多普勒盲区的影响
2.6 距离速度二维盲区图
2.7 三种工作模式
2.8 主要技战术指标
2.9 小结
第3章 DPCA技术统一模型与性能分析
3.1 DPCA统一模型
3.2 统一模型与DPCA方法的关系
3.2.1 物理位置上的DPCA
3.2.2 电子DPCA
3.3 DPCA方法性能分析
3.4 仿真实验
3.4.1 SCNR损失
3.4.2 输出SCNR
3.5 小结
第4章 机载雷达空时杂波模型与特性分析
4.1 机载雷达发射和接收过程
4.2 天线模型
4.2.1 阵元增益
4.2.2 发射天线增益
4.2.3 接收子阵增益
4.3 空时杂波模型
4.3.1 空时杂波信号
4.3.2 杂波协方差矩阵
4.4 杂波特性分析
4.4.1 杂波空时轨迹
4.4.2 杂波功率谱
4.4.3 杂波特征谱
4.4.4 杂波距离-多普勒轨迹和功率谱
4.5 小结
第5章 STAP的基本原理
5.1 空时最优处理器
5.2 空时自适应处理器
5.3 性能测度
5.3.1 空时自适应方向图
5.3.2 输出SCNR
5.3.3 SCNR损失
5.3.4 改善因子
5.3.5 最小可检测速度
5.4 小结
第6章 降维STAP统一理论与分类
6.1 全维STAP方法的局限性
6.1.1 运算量问题
6.1.2 样本支持问题
6.2 降维STAP的统一理论
6.3 降维矩阵
6.3.1 全维STAP权矢量特性
6.3.2 降维矩阵的选取
6.4 降维STAP方法的分类
6.5 局域杂波自由度
6.6 小结
第7章 阵元-脉冲域降维STAP
7.1 基本原理
7.2 实现过程
7.2.1 降维处理
7.2.2 子CPI空时自适应处理
7.2.3 多普勒滤波处理
7.3 局域自由度分析
7.4 仿真分析
7.5 小结
第8章 阵元-多普勒域降维STAP
8.11 DT方法
8.1.1 基本原理
8.1.2 实现过程
8.1.3 局域自由度分析
8.2 mDT方法
8.2.1 基本原理
8.2.2 实现过程
8.2.3 局域自由度分析
8.3 F$A方法
8.3.1 基本原理
8.3.2 实现过程
8.3.3 局域自由度分析
8.4 F$A方法和mDT方法的关系
8.4.1 局域杂波自由度比较
8.4.2 F$A方法、mDT方法与DPCA的关系
8.5 仿真分析
8.5.11 DT方法性能分析
8.5.2 mDT方法性能分析
8.5.3 F$A方法性能分析
8.5.4 阵元-多普勒域降维STAP方法性能分析
8.6 小结
第9章 波束-脉冲域降维STAP
9.1 基本原理
9.2 实现过程
9.2.1 波束域降维矩阵
9.2.2 时域降维矩阵
9.2.3 空时自适应权矢量
9.2.4 多普勒滤波处理
9.3 局域自由度分析
9.4 仿真分析
9.4.1 偏置滤波方式
9.4.2 相邻滤波方式
9.4.3 偏置滤波和相邻滤波性能分析
9.5 小结
第10章 波束-多普勒域降维STAP
10.1 基本原理
10.2 实现过程
10.2.1 空时域降维矩阵
10.2.2 空时自适应处理
10.3 局域自由度分析
10.3.1 两维偏置滤波方式
10.3.2 两维相邻滤波方式
10.3.3 空域偏置+时域相邻滤波方式
10.3.4 空域相邻+时域偏置滤波方式
10.4 典型实现方式
10.4.1 两维相邻滤波方式
10.4.2 空域偏置+时域相邻滤波方式
10.5 仿真分析
10.5.1 两维相邻滤波方法
10.5.2 空域偏置+时域相邻滤波方法
10.6 小结
第11章 降维STAP方法性能分析
11.1 四类降维STAP方法
11.2 杂波抑制性能分析
11.2.1 正侧视阵
11.2.2 斜侧视阵
11.2.3 前视阵
11.3 运算量分析
11.4 存在的问题
11.5 小结
第12章 降秩STAP方法统一模型与性能分析
12.1 降秩STAP方法的统一模型
12.2 基本原理
12.2.1 PC方法
12.2.2 CSM方法
12.2.3 MWF方法
12.2.4 AVF方法
12.3 方法比较
12.4 仿真分析
12.5 小结
第13章 误差情况下的STAP方法性能分析
13.1 空域误差信号模型
13.1.1 与角度无关的误差
13.1.2 与角度相关的误差
13.2 时域误差信号模型
13.3 误差影响分析
13.3.1 通道间固定的幅相误差
13.3.2 通道间随机的幅相误差
13.3.3 阵元位置误差

在现代战争中，掌握制
空权是取得战争胜利的重要
保证。机载雷达由于以飞机
作为平台，克服了地球曲率
的影响，解决了地基雷达存
在的低空探测盲区问题，并
且可以灵活、快速地部署在
所需要的地方，因而受到世
界各军事强国的广泛重视。
由于机载雷达通常处于下视
工作状态，加上雷达平台的
运动效应，一方面导致杂波
分布范围广、强度大；另一
方面导致杂波谱中心发生平
移，杂波频谱显著展宽，使
得运动目标常淹没在杂波中
，机载雷达的目标检测性能
受到严重影响。相对于地基
雷达，机载雷达面临着更为
复杂和严重的杂波抑制问题
。由于杂波多普勒频率是由
载机的运动引起的，因此机
载雷达的杂波具有显著的空
时二维耦合特性，导致机载
雷达杂波抑制在一定程度上
属于空时二维滤波问题。目
前，空时自适应处理
（STAP）理论、方法与技
术的研究已引起国际上相关
领域学者和专家的高度重视
与广泛关注。
STAP技术自Brennan等
人于1973年提出至今已经
有了50年的研究，在原理和
降维降秩处理方法方面取得
了重要突破和进展，成为一
个具有较为坚实理论基础的
实用新技术领域。对这一技
术的研究主要是围绕机载预
警（AEW）雷达展开的，其
核心问题是有效地抑制杂波
和干扰，同时该技术也正在
被广泛地应用到星载／舰载
雷达、超视距雷达、通信、
声呐和地震预测等领域。
现阶段该技术研究的热
点和难点是非均匀和非平稳
环境下的STAP杂波抑制以
及复杂电磁环境下的杂波和
干扰同时抑制问题。前者主
要研究在非均匀和非平稳环
境下，由于缺乏足够的与待
检测样本中杂波独立同分布
（I。I。D。）的训练样本
，常规统计STAP方法性能
急剧下降的问题；后者主要
研究复杂电磁环境下新样式
干扰与强杂波信号混合在一
起，二者相互影响，导致传
统空域自适应抗干扰方法和
空时自适应杂波抑制方法性
能下降的问题。此外，当将
STAP技术应用于共形阵、
双基地、端射阵和MIMO等
新体制机载雷达时，由于天
线非线性、收发分置、互耦
误差和波形分集等将不可避
免地遇到一些新的挑战性难
题，如何解决这些难题也是
STAP领域的热点研究方向
之一。
为了便于广大科技工作
者全面掌握和研究STAP理
论与技术，我们在2000年
出版的专著《空时自适应信
号处理》的基础上，一方面
为了增加系统性，补充了机
载PD雷达的相关基础知识
；另一方面增加了作者近十
余年的最新研究成果，包括
降秩STAP、误差情况下的
STAP、干扰环境下的STAP
、非平稳STAP、非均匀
STAP、STAP单脉冲估计，
以及共形阵、双基地、端射
阵和MIMO等新体制机载雷
达STAP。
本书共分为22章，各章
主要内容如下：
第1章从STAP方法和实验
系统两个方面综述了机载雷
达STAP技术的发展现状，
并介绍了STAP技术在实际
雷达装备上的应用情况。
第2章介绍了机载PD雷达
基础知识，包括信号频谱特
性、杂波特性、杂波与目标
频谱间的关系、距离模糊、
多普勒模糊、距离速度二
维盲区图、三种工作模式和
主要技战术指标等，使读者
能够掌握和了解STAP领域
的专业基础知识。
第3章建立了DPCA技术
的统一模型，讨论了统一模
型与具体DPCA方法之间的
关系，分析了传统DPCA方
法的杂波抑制性能及其局限
性。
第4章建立了相控阵机载
雷达空时杂波模型，包括机
载雷达发射和接收过程、天
线模型、空时杂波信号和杂
波协方差矩阵等，在此基础
上从空时轨迹、功率谱、特
征谱和距离多普勒轨迹等
角度分析了杂波分布特性。
本章内容是研究STAP理论
与方法的基础。
第5章介绍了空时最优处
理器和空时自适应处理器的
基本原理，并阐述了衡量
STAP方法性能的诸多测度
，包括空时自适应方向图、
输出SCNR、SCNR损失、改
善因子和最小可检测速度等
。
第6章从统一理论的角度
介绍了降维STAP。首先指
出了全维STAP方法存在的
局限性，然后给出了降维
STAP方法的统一理论，并
分析了全维STAP权矢量特
性和降维矩阵的选取准则，
最后简要给出了降维STAP
方法的分类。此外，本章还
给出了局域杂波自由度的概
念。
第7～11章介绍了阵元
脉冲域、阵元多普勒域、
波束脉冲域、波束多普
勒域等四类降维STAP方法
的基本原理、实现过程、局
域自由度、典型实现方式和
杂波抑制性能，比较了各类
降维方法在不同阵列安置方
式下的性能以及运算量，并
指出了降维STAP方法存在
的问题。
第12章介绍了降秩STAP
。首先从广义旁瓣相消结构
的角度给出了降秩STAP方
法的统一模型，在此基础上
介绍了典型降秩STAP方法
的基本原理，并分析了各种
方法的异同点。
第13章分析了误差情况
下的STAP方法性能。建立
了空域误差和时域误差信号
模型，分析了通道间固定的
幅相误差、通道间随机的幅
相误差、阵元位置误差和杂
波内部运动等对STAP方法
性能的影响。
第14章研究了干扰环境
下的STAP。建立了机载雷
达空时干扰信号模型，分析
了压制噪声干扰、噪