【摘要】：現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的雷達面臨著低空、超低空突防以及噪聲、雜波背景下的目標檢測等難題。隨著雷達技術(shù)的不斷進步,新體制極化雷達可以利用散射回波極化信息改善雷達系統(tǒng)的性能。以往的極化技術(shù)由于受到雷達極化狀態(tài)的限制,一般只能利用水平和垂直極化(或左旋和右旋圓極化),沒有充分挖掘極化信息處理的能力。新研制的極化雷達可以發(fā)射任意極化的脈沖。這種極化雷達與傳統(tǒng)雷達相比,可以根據(jù)環(huán)境的先驗知識來選取最優(yōu)的發(fā)射極化,從而進一步增強雷達性能。因此本文針對現(xiàn)有的雷達抗干擾和檢測中存在的問題,研究了基于極化分集技術(shù)的抗干擾及自適應(yīng)優(yōu)化檢測算法。主要研究內(nèi)容包括:針對低空、超低空突防產(chǎn)生的低空鏡像角閃爍干擾,研究了對稱極化分集對消算法抑制干擾;在均勻、部分均勻噪聲環(huán)境以及非均勻雜波環(huán)境下研究了極化與波形自適應(yīng)優(yōu)化檢測算法;文中引入了一種高效率的田口優(yōu)化算法用于解決本文算法中的參數(shù)優(yōu)化問題。首先,本文研究了低空、超低空突防產(chǎn)生的低空鏡像角閃爍干擾的抑制問題。通過采用兩點源閃爍模型,得出包含相位、幅度和極化參數(shù)的角閃爍線偏差公式;然后通過研究角閃爍線偏差函數(shù)和極化參數(shù)之間的關(guān)系,利用高效率的田口優(yōu)化算法得到極值點,進而在極值點附近進行對稱極化分集設(shè)計,保證每一集的角閃爍得到一定程度的抑制;最后極化分集對消之后的角閃爍線偏差得到了有效抑制。仿真實驗結(jié)果表明,提出的對稱極化分集對消抑制算法相比于其它方法,對低空鏡像角閃爍干擾具有更佳的抑制效果。然后,本文研究了在均勻噪聲環(huán)境中GLRT和AMF兩個檢測器的優(yōu)化檢測問題。通過研究兩個檢測器的檢測性能隨某一參數(shù)存在單調(diào)性,本文在檢測性能保持不變的同時,將此含有極化信息的參數(shù)等價分解用于檢測效率的提高,這種極化分解方法使得算法的乘法運算數(shù)目隨著參數(shù)增多平方增加變?yōu)榫�性增加,從而可以大幅度提高檢測效率;通過研究還發(fā)現(xiàn)這個參數(shù)與波形和極化信息密切相關(guān),因此提出了兩種波形設(shè)計方案,還提出了基于兩個檢測器自適應(yīng)極化與波形設(shè)計聯(lián)合優(yōu)化檢測算法,將優(yōu)化檢測問題轉(zhuǎn)化為多參數(shù)的聯(lián)合優(yōu)化問題,進而應(yīng)用田口優(yōu)化算法解決優(yōu)化問題。仿真實驗結(jié)果表明,在均勻噪聲環(huán)境中提出算法相比其它算法檢測性能和效率獲得了極大提高。再次,本文研究了在部分均勻噪聲環(huán)境中ASD、Rao Test和Wald Test檢測器的極化優(yōu)化檢測算法。研究了檢測器檢測概率的單調(diào)性;然后提出了一種極化優(yōu)化檢測算法用于提高檢測器的檢測性能;最后將上文提出的極化分解算法和自適應(yīng)極化與波形設(shè)計聯(lián)合優(yōu)化檢測算法同時用于ASD、Rao Test和Wald Test檢測器的優(yōu)化檢測。仿真實驗結(jié)果表明了提出算法在提高檢測性能上的有效性。最后,本文研究了在非均勻雜波環(huán)境中的自適應(yīng)極化與波形設(shè)計聯(lián)合優(yōu)化檢測算法,首先引入一個包含非均勻雜波的信號檢測模型,進而引用一個針對非均勻雜波非常穩(wěn)定的對數(shù)GLRT檢測器,這種檢測器的判決能力只依賴于主要數(shù)據(jù),而不依賴于次要數(shù)據(jù)、目標或者雜波的先驗數(shù)據(jù),很適合用于非均勻雜波環(huán)境中的目標檢測。通過對一種極化優(yōu)化檢測算法的研究,將自適應(yīng)極化與波形設(shè)計聯(lián)合優(yōu)化檢測算法用于對數(shù)GLRT檢測器來獲得目標檢測性能的提高。仿真實驗結(jié)果表明,提出算法相比其它算法檢測性能獲得了極大改善。
[Abstract]:Radars in modern warfare are confronted with the problems of low altitude, ultra-low altitude penetration, noise and clutter detection. With the development of radar technology, polarization information of scattered echoes can be used to improve the performance of radar systems by new polarization radar systems. It can utilize horizontal and vertical polarization (or left-handed and right-handed circular polarization) without fully exploring the ability of polarization information processing. The newly developed polarization radar can emit pulses of arbitrary polarization. In this paper, the anti-jamming and adaptive optimization detection algorithm based on polarization diversity technology is studied for the existing problems in radar anti-jamming and detection. The main research contents include: For low-altitude, ultra-low-altitude penetration of low-altitude mirror angular glint interference, symmetrical polarization diversity cancellation algorithm is studied to suppress interference; Polarization and waveform adaptive optimization detection algorithm is studied in uniform, partially uniform noise environment and non-uniform clutter environment. An efficient Taguchi optimization algorithm is introduced to solve the parameter optimization problem in this algorithm. Firstly, the suppression of low-altitude mirror angular glint interference caused by low-altitude and ultra-low-altitude penetration is studied. The formula of angular scintillation line deviation including phase, amplitude and polarization parameters is obtained by using two-point source scintillation model; then the relationship between angular scintillation line deviation function and polarization parameters is studied, and the extremum points are obtained by Taguchi optimization algorithm with high efficiency, and then the symmetrical polarization diversity design is carried out near the extremum points to ensure each polarization parameter. The simulation results show that the proposed symmetrical polarization diversity cancellation algorithm is more effective than other methods in suppressing the low-altitude mirror angular glint interference. Then, we study the in-equalization algorithm. The problem of optimal detection of GLRT and AMF detectors in uniform noise environment is studied. By studying the monotonicity of detection performance of two detectors with a certain parameter, this paper applies the equivalent decomposition of parameters containing polarization information to improve detection efficiency while the detection performance remains unchanged. This polarization decomposition method makes multiplication of the algorithm. The number of operations increases linearly with the increase of the square of the parameters, which can greatly improve the detection efficiency. It is also found that this parameter is closely related to the waveform and polarization information. Therefore, two waveform design schemes are proposed, and a joint optimization detection algorithm based on two detectors adaptive polarization and waveform design is proposed. The optimization detection problem is transformed into a multi-parameter joint optimization problem, and then Taguchi optimization algorithm is applied to solve the optimization problem. Simulation results show that the detection performance and efficiency of the proposed algorithm in uniform noise environment are greatly improved compared with other algorithms. Thirdly, this paper studies ASD, Rao Test and Rao Test in partially uniform noise environment. The monotonicity of detector detection probability is studied. Then a polarization optimization detection algorithm is proposed to improve the detection performance of Wald Test detector. Finally, the polarization decomposition algorithm and the adaptive polarization and waveform design joint optimization detection algorithm are applied to ASD, Rao Test and Wa simultaneously. The simulation results show that the proposed algorithm is effective in improving the detection performance. Finally, the joint optimization detection algorithm of adaptive polarization and waveform design in inhomogeneous clutter environment is studied. Firstly, a signal detection model including inhomogeneous clutter is introduced, and then a needle is cited. Logarithmic GLRT detectors with very stable nonuniform clutter are suitable for target detection in nonuniform clutter environments because their decision ability depends only on primary data and does not depend on secondary data, target or clutter prior data. The proposed algorithm is applied to the logarithmic GLRT detector to improve the performance of target detection. Simulation results show that the performance of the proposed algorithm is greatly improved compared with other algorithms.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN974

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本文編號：2195782