【摘要】：雜波抑制和長時(shí)間積累的相關(guān)技術(shù)和算法一直是雷達(dá)研究的熱點(diǎn),受到國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)和從業(yè)人員的高度重視,MIMO(multiple input multiple output)雷達(dá)作為一種新體制雷達(dá),在目標(biāo)檢測等諸多方面都比傳統(tǒng)雷達(dá)更具有優(yōu)勢。本文在MIMO雷達(dá)的體制下,討論了機(jī)載MIMO雷達(dá)中的空時(shí)自適應(yīng)處理(space-time adaptive processing,STAP)和長時(shí)間積累兩個(gè)方面的理論與算法,本文的主要工作和貢獻(xiàn)如下:(1)提出了一種新的降維STAP處理方法。陸基雷達(dá)可以通過一維多普勒濾波將回波信號中的目標(biāo)與地雜波分離開,但對于機(jī)載雷達(dá),由于其地雜波回波呈現(xiàn)出空時(shí)二維特性,必須使用STAP處理技術(shù)才能在抑制雜波的同時(shí)又很好地保留住目標(biāo)信號。本文通過分析和仿真發(fā)現(xiàn),一些經(jīng)典的降維STAP方法在檢測速度較高時(shí),其處理的輸出信雜噪比(signal clutter noise ratio,SCNR)曲線容易出現(xiàn)下降的現(xiàn)象,說明此時(shí)的處理性能有所惡化。為了提高這種情況下的處理性能,本文提出一種新的降維STAP處理方法,該方法根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)通道與當(dāng)前檢測通道的幅度和相位的關(guān)系來選擇輔助數(shù)據(jù)通道,仿真結(jié)果表明這種新的方法可以在高速區(qū)有效提高處理輸出的SCNR曲線。(2)研究了三類方法在干擾環(huán)境中的雜波和干擾信號抑制性能。在實(shí)際的工程應(yīng)用方面,環(huán)境中往往不僅僅存在雜波和噪聲,還存在某些干擾信號。本文首先介紹了兩種常見的壓制性干擾信號并對其進(jìn)行了仿真,然后引入了自適應(yīng)旁瓣對消(adaptive sidelobe cancellation,ASLC)技術(shù)和兩級降維STAP處理方法,并對比了這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。通過對比發(fā)現(xiàn),兩級降維STAP處理方法在抑制干擾時(shí)避免了影響ASLC技術(shù)抑制干擾性能的諸多因素,其計(jì)算量也小于ASLC技術(shù),最后的仿真結(jié)果說明當(dāng)ASLC對消處于非理想情況下時(shí),兩級降維STAP處理方法的性能要優(yōu)于ASLC技術(shù)。(3)理論分析了MIMO雷達(dá)陣列幅相誤差對STAP處理性能的影響。在實(shí)際工程應(yīng)用中,由于制作工藝和熱噪聲等因素的影響,不可能實(shí)現(xiàn)陣列的完全校正,雷達(dá)陣列的陣元位置誤差、幅相誤差、頻率誤差及陣元耦合等非理想因素往往難以避免,而這些非理想的因素又將嚴(yán)重影響MIMO雷達(dá)的STAP處理性能。本文首先給出了存在幅相誤差時(shí)的回波信號協(xié)方差矩陣,并繪制了不同幅相誤差條件下回波協(xié)方差矩陣的特征值譜,該譜給出了不同幅相誤差條件下回波協(xié)方差矩陣特征值的變化規(guī)律;然后結(jié)合基本的廣義旁瓣對消(generalized sidelobe canceling,GSC)原理,推導(dǎo)了MIMO雷達(dá)陣列存在幅相誤差時(shí)的STAP處理輸出曲線的表達(dá)式,并通過仿真證明了該式的正確性;同時(shí),通過對比MIMO雷達(dá)和相控陣(phased array,PA)雷達(dá)在相同幅相誤差下的SCNR輸出比較了兩種體制雷達(dá)對幅相誤差的敏感性,仿真結(jié)果表明,PA雷達(dá)受幅相誤差的影響比MIMO雷達(dá)更嚴(yán)重,對幅相誤差更加敏感。(4)提出了一種基于發(fā)射信號預(yù)處理的包絡(luò)移動補(bǔ)償方法。由于傳統(tǒng)雷達(dá)的發(fā)射波束較窄,難以實(shí)現(xiàn)對高速目標(biāo)跨波束走動的跟蹤和補(bǔ)償,因此現(xiàn)有的積累補(bǔ)償算法都是針對跨距離單元和跨多普勒單元這“兩跨”的。本文首先建立了運(yùn)動目標(biāo)的“兩跨”模型;然后介紹了現(xiàn)有的一些補(bǔ)償算法并分析了這些算法的優(yōu)缺點(diǎn);最后提出一種基于發(fā)射信號預(yù)處理的包絡(luò)移動補(bǔ)償方法。該方法可用于高空高速平臺所搭載的雷達(dá)對低空低速目標(biāo)進(jìn)行檢測,其基本處理思路為:在雷達(dá)發(fā)射端對信號進(jìn)行尺度變換,可以有效校正運(yùn)動目標(biāo)的跨距離單元走動,通過分析發(fā)現(xiàn),這種補(bǔ)償方法具有較好的速度容忍性。(5)研究了對運(yùn)動目標(biāo)“三跨”走動的補(bǔ)償。在長時(shí)間積累的研究中,主要考慮對運(yùn)動目標(biāo)跨距離單元走動、跨多普勒單元走動和跨波束走動的“三跨”進(jìn)行補(bǔ)償,但是由于傳統(tǒng)雷達(dá)受工作體制所限,不能對高速目標(biāo)的跨波束走動進(jìn)行跟蹤和補(bǔ)償,而MIMO雷達(dá)發(fā)射的寬波束可以覆蓋整個(gè)感興趣的空域,這就為實(shí)現(xiàn)對高速目標(biāo)的有效跟蹤并補(bǔ)償其跨波束走動提供了條件。本文在MIMO雷達(dá)的體制下,推導(dǎo)了運(yùn)動目標(biāo)的“三跨”模型,分析了其“三跨”走動的特點(diǎn),并結(jié)合預(yù)處理方法和經(jīng)典的運(yùn)動補(bǔ)償方法進(jìn)行了補(bǔ)償,仿真結(jié)果證明了所選方法在“三跨”補(bǔ)償方面的有效性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.51
，

本文編號：2532947