【摘要】：復(fù)雜電磁環(huán)境下,合理設(shè)計(jì)和選擇雷達(dá)波形能夠有效提升雷達(dá)的旁瓣抑制與目標(biāo)檢測(cè)性能。互補(bǔ)波形因其能夠在理論上實(shí)現(xiàn)自相關(guān)函數(shù)的和為沖激函數(shù),在增大匹配濾波后的信噪比、提高弱小目標(biāo)的檢測(cè)性能等方面具有重要研究?jī)r(jià)值。但是,互補(bǔ)波形的這一優(yōu)勢(shì)對(duì)目標(biāo)多普勒頻移引起的匹配濾波失配非常敏感。失配會(huì)導(dǎo)致時(shí)延—多普勒?qǐng)D像中出現(xiàn)顯著旁瓣,從而影響對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)。本文以提高互補(bǔ)波形旁瓣抑制與目標(biāo)檢測(cè)性能為目的,利用互補(bǔ)波形發(fā)射順序與接收端各脈沖權(quán)重設(shè)計(jì)等技術(shù)手段,開展了互補(bǔ)波形的旁瓣抑制方法研究與目標(biāo)檢測(cè)性能分析。本文的主要研究工作和結(jié)果概括如下:1.從理想情況下簡(jiǎn)單形式的互補(bǔ)波形入手,分析了格雷互補(bǔ)波形多目標(biāo)檢測(cè)問(wèn)題,提出了一種格雷互補(bǔ)波形多目標(biāo)檢測(cè)信號(hào)處理流程。該流程采用逐點(diǎn)最小值處理來(lái)綜合二項(xiàng)式設(shè)計(jì)方法和本文提出的三種方法之一(基于Walsh矩陣的信號(hào)處理方法、基于目標(biāo)多普勒的信號(hào)處理方法以及加權(quán)平均多普勒方法)的結(jié)果,可以使流程的最終輸出結(jié)果在有效抑制多個(gè)目標(biāo)多普勒附近距離旁瓣的同時(shí),保持目標(biāo)的多普勒分辨率不會(huì)顯著下降。接著對(duì)該流程進(jìn)行了性能分析討論,包括各方法計(jì)算量分析、逐點(diǎn)最小值處理對(duì)Swerling II目標(biāo)的有效性分析、時(shí)延—多普勒?qǐng)D像中顯著旁瓣區(qū)域的分布情況估計(jì)。之后通過(guò)對(duì)固定目標(biāo)場(chǎng)景和隨機(jī)目標(biāo)場(chǎng)景分別進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了所提信號(hào)處理流程的目標(biāo)檢測(cè)性能。2.將格雷互補(bǔ)波形擴(kuò)展到了互補(bǔ)波形組的情況,研究了互補(bǔ)波形組旁瓣抑制波形設(shè)計(jì)方法,提出了一種廣義二項(xiàng)式設(shè)計(jì)方法處理流程。該流程將互補(bǔ)波形組發(fā)射脈沖串分為前半部分和后半部分,并分別對(duì)應(yīng)采用兩種獨(dú)立的接收端加權(quán)方法——中部旁瓣消隱方法和兩側(cè)旁瓣消隱方法進(jìn)行處理,兩種方法的輸出結(jié)果通過(guò)逐點(diǎn)相加處理結(jié)合,輸出該流程的最終時(shí)延—多普勒?qǐng)D像。作為一種針對(duì)互補(bǔ)波形組的接收端加權(quán)類波形設(shè)計(jì)方法,該流程可以獲得與二項(xiàng)式設(shè)計(jì)方法相似的旁瓣抑制區(qū)域大小與多普勒分辨率,并只需發(fā)射更少的脈沖數(shù)目。然后計(jì)算了流程的主要性能參數(shù)(峰值—峰值旁瓣之比與積分損失因子),推導(dǎo)分析了不同生成方法獲得的互補(bǔ)波形組對(duì)時(shí)延—多普勒?qǐng)D像的旁瓣抑制性能影響,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。3.驗(yàn)證了簡(jiǎn)化后的格雷互補(bǔ)波形多目標(biāo)檢測(cè)信號(hào)處理流程在海雜波情況下的有效性�；诹憔礢αS分布模型對(duì)海雜波進(jìn)行了建模,討論了簡(jiǎn)化流程對(duì)海雜波的抑制能力。然后分析了Swerling II目標(biāo)的各種振蕩對(duì)逐點(diǎn)最小值處理輸出的結(jié)果中目標(biāo)虛警概率與檢測(cè)概率的影響。仿真結(jié)果說(shuō)明該流程可以在更短的處理時(shí)間內(nèi)獲得比同樣參數(shù)下的線性調(diào)頻波形更好的海雜波抑制效果和時(shí)延分辨率。4.研究了互補(bǔ)波形組在分布式多基地雷達(dá)中的目標(biāo)檢測(cè)性能�；诨パa(bǔ)波形組的分布式多基地雷達(dá)系統(tǒng)模型,討論了該模型中天線載頻與初始相位對(duì)旁瓣抑制性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)互補(bǔ)波形組的互補(bǔ)性能夠有效抑制天線通道間交叉項(xiàng)與不同初始相位帶來(lái)的干擾,從而只需調(diào)制單一載頻進(jìn)行發(fā)射,減小了系統(tǒng)占用的頻帶范圍,并可以在理論上獲得沒有旁瓣的靜止目標(biāo)距離像。互補(bǔ)波形組可以容忍一定程度的信號(hào)載頻抖動(dòng),但過(guò)大的抖動(dòng)會(huì)顯著降低距離像中的信噪比。5.討論了多載頻格雷互補(bǔ)波形的目標(biāo)檢測(cè)性能。研究發(fā)現(xiàn)基于多載頻格雷互補(bǔ)波形回波模型發(fā)射單個(gè)脈沖時(shí),多載頻格雷互補(bǔ)波形在測(cè)距時(shí)對(duì)目標(biāo)速度的變化不敏感,有望提高高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距與測(cè)速精度。多載頻多脈沖處理可以較好地抑制時(shí)延—多普勒?qǐng)D像中的距離旁瓣,并獲得相比同樣參數(shù)下的單載頻格雷互補(bǔ)波形更好的速度分辨率,但是此時(shí)系統(tǒng)的總帶寬同樣被顯著提升,卻并沒有相應(yīng)地提高目標(biāo)的時(shí)延分辨率。因此關(guān)于本文討論的多載頻格雷互補(bǔ)波形方案仍需進(jìn)一步研究。本文的研究成果不僅豐富完善了互補(bǔ)波形理論和波形設(shè)計(jì)方法,也為互補(bǔ)波形可能的應(yīng)用設(shè)想提供了有益參考。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN957.51

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本文編號(hào)：2803259