發(fā)布時(shí)間：2020-10-14 20:35

　　 米波雷達(dá)由于具有較遠(yuǎn)的探測(cè)距離、抗反輻射導(dǎo)彈和天然的反隱身性能等優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。然而,米波雷達(dá)波長(zhǎng)較長(zhǎng),通常波束較寬,角度分辨力較差。對(duì)于低仰角目標(biāo),由于受到嚴(yán)重的多徑效應(yīng)的影響,米波雷達(dá)難以從空域、時(shí)域和頻域上對(duì)直達(dá)波和多徑回波進(jìn)行區(qū)分。尤其是在實(shí)際的復(fù)雜陣地條件下,多徑回波呈現(xiàn)出多路徑、幅度及相位不規(guī)則變化的特征,導(dǎo)致米波雷達(dá)低仰角測(cè)高問題成為低空目標(biāo)探測(cè)與跟蹤領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的工程難題之一。本文以米波雷達(dá)實(shí)際的工程應(yīng)用為背景,在前人研究工作的基礎(chǔ)上,針對(duì)實(shí)際復(fù)雜陣地下米波雷達(dá)低仰角測(cè)高若干問題進(jìn)行了研究,主要的研究?jī)?nèi)容概括如下:1.研究米波雷達(dá)低仰角測(cè)高技術(shù),并對(duì)某型號(hào)米波雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。首先,研究了三種米波雷達(dá)低仰角目標(biāo)的信號(hào)模型:經(jīng)典多徑模型、擾動(dòng)多徑模型和多反射中心多徑模型。隨后,研究了常用的米波雷達(dá)測(cè)高算法,推導(dǎo)了經(jīng)典多徑模型下陣列輸出信號(hào)的幅相特性,并對(duì)三種典型陣地的米波雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理分析,分析了不同陣地條件對(duì)回波幅相特性的影響以及常用測(cè)高算法的測(cè)角和測(cè)高效果。2.研究復(fù)雜陣地條件下基于正交匹配追蹤的低仰角測(cè)高方法。首先,針對(duì)經(jīng)典多徑模型與實(shí)際陣地環(huán)境中的回波不匹配的問題,本文提出了擾動(dòng)多徑模型。隨后,通過陣列輸出信號(hào)的空域超完備表示構(gòu)建稀疏重構(gòu)模型,采用正交匹配追蹤算法對(duì)入射信號(hào)進(jìn)行稀疏重構(gòu)。當(dāng)算法收斂,可以根據(jù)入射信號(hào)的稀疏結(jié)構(gòu)求得目標(biāo)仰角的估計(jì),進(jìn)而得到目標(biāo)高度。計(jì)算機(jī)仿真表明所提算法能夠高精度的估計(jì)出預(yù)設(shè)的擾動(dòng)參數(shù)、具有較強(qiáng)的相干信號(hào)分辨能力。最后,通過對(duì)某型號(hào)雷達(dá)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理對(duì)所提算法進(jìn)行驗(yàn)證。3.研究基于稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)的復(fù)雜陣地低仰角測(cè)高方法。首先,本文將擾動(dòng)多徑信號(hào)模型中的擾動(dòng)參數(shù)作為一個(gè)超參數(shù)代入到稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)信號(hào)模型中。隨后,根據(jù)入射信號(hào)的稀疏結(jié)構(gòu),借助EM算法迭代優(yōu)化求得目標(biāo)仰角的估計(jì),進(jìn)而得到目標(biāo)高度。計(jì)算機(jī)仿真對(duì)擾動(dòng)參數(shù)、不同信噪比和不同擾動(dòng)大小下所提算法進(jìn)行了分析,結(jié)果表明所提算法能夠?qū)︻A(yù)設(shè)的擾動(dòng)參數(shù)進(jìn)行高精度的估計(jì),在不同信噪比及擾動(dòng)大小下所提算法性能優(yōu)于現(xiàn)有算法。最后,通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理對(duì)所提算法進(jìn)行了驗(yàn)證,對(duì)比了兩條不同方位區(qū)間、同一時(shí)間段內(nèi)的兩條航線的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果,所提算法能夠得到較好的測(cè)角和測(cè)高效果,并且對(duì)復(fù)雜陣地的影響并不敏感。4.研究基于陣列協(xié)方差向量稀疏重構(gòu)的多反射中心多徑的低仰角測(cè)高方法。首先,本文引入多反射中心多徑信號(hào)模型,將多徑回波建模為一組角度間隔較近同時(shí)多徑信號(hào)的數(shù)目未知的相干信號(hào)。隨后,將陣列測(cè)向的觀測(cè)數(shù)據(jù)從陣列輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為陣列協(xié)方差向量的形式,并利用稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)靈活算法的結(jié)構(gòu),提出了一種基于陣列協(xié)方差矩陣稀疏重構(gòu)的多反射中心多徑低仰角測(cè)高方法。計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果均表明本章算法相比于現(xiàn)有DOA估計(jì)算法具有更高精度的角度估計(jì)性能。同時(shí),多反射中心多徑模型一定程度上反映了實(shí)際環(huán)境中回波在空間上的分布情況,相比于經(jīng)典多徑模型更適用于復(fù)雜陣地條件下米波雷達(dá)低仰角測(cè)高問題。5.研究基于空域?yàn)V波的相鄰相干信號(hào)角度估計(jì)方法。圍繞空域相鄰相干信號(hào)的分辨及角度估計(jì)問題,提出了一種基于空域?yàn)V波的相鄰相干信號(hào)的角度估計(jì)算法。首先,分析了現(xiàn)有的相干信號(hào)角度估計(jì)算法如子空間類超分辨算法、最大似然類算法以及稀疏恢復(fù)類算法的優(yōu)缺點(diǎn)。并著重指出稀疏重構(gòu)類算法內(nèi)在的目標(biāo)函數(shù)約束與高精度DOA估計(jì)的要求并不吻合,并沒有從根本上解決高精度DOA估計(jì)的問題,當(dāng)角度間隔較小或信號(hào)之間具有強(qiáng)相關(guān)性時(shí),稀疏重構(gòu)類算法性能會(huì)出現(xiàn)明顯下降。最后,本章采用空域?yàn)V波的方法,將相干信號(hào)彼此分離,最大限度的消弱信號(hào)之間的相干性對(duì)角度估計(jì)的影響,同時(shí)也避免最大似然算法多維非線性的角度搜索。仿真分析了本章所提算法的測(cè)角性能隨信噪比、采樣點(diǎn)數(shù)和目標(biāo)角度間隔的變化,相比于其他類型的算法,本章算法能夠取得更高精度的測(cè)角結(jié)果,同時(shí)能夠接近Cramer-Rao界。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN958
【部分圖文】：

西安電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文2圖1.1 裝載在戰(zhàn)斗機(jī)上的“哈姆”反輻射導(dǎo)彈反輻射導(dǎo)彈在發(fā)射后需要不斷接收目標(biāo)雷達(dá)輻射的電磁波信號(hào)，通過導(dǎo)引頭發(fā)出的控制指令以指向目標(biāo)雷達(dá)。因此，反輻射導(dǎo)彈為了能夠準(zhǔn)確的獲得目標(biāo)雷達(dá)的位置信息必定依賴導(dǎo)引頭上裝載的天線陣列，其尺寸至少大于目標(biāo)雷達(dá)輻射的電磁信號(hào)的波長(zhǎng)。在導(dǎo)彈的孔徑固定的條件下，目標(biāo)雷達(dá)的電磁信號(hào)的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，反輻射導(dǎo)彈的定位精度也就越差。美國的“哈姆”反輻射導(dǎo)彈主要針對(duì)工作頻率為 0.8~20GHz 的雷達(dá)系統(tǒng)，其中并不包括米波雷達(dá)。因此，米波雷達(dá)相比于微波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)具有天然的抗反輻射導(dǎo)彈打擊的優(yōu)勢(shì)。反輻射導(dǎo)彈使現(xiàn)代雷達(dá)在戰(zhàn)場(chǎng)上的生存受到巨大威脅，面對(duì)反輻射導(dǎo)彈，雷達(dá)只能“躲著”消極工作。而隱身技術(shù)（StealthTechnology）的出現(xiàn)和應(yīng)用則可使雷達(dá)“無效化”，使現(xiàn)代雷達(dá)面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[6]。隱身技術(shù)近年來得到迅速的發(fā)展和應(yīng)用

第一章 緒論3圖1.2 采用隱身技術(shù)的第五代戰(zhàn)斗機(jī) F22 和 F35隱身飛機(jī)的隱身手段主要針對(duì)工作頻段為微波段的雷達(dá)系統(tǒng)，對(duì)米波雷達(dá)而言，大部分的隱身手段的效果不明顯甚至無效[8,9]。隱身飛機(jī)獨(dú)特的外形設(shè)計(jì)對(duì)米波雷達(dá)的隱身效果并不明顯，這是因?yàn)閼?zhàn)斗機(jī)的尺寸與米波雷達(dá)的波長(zhǎng)相近，當(dāng)戰(zhàn)斗機(jī)的任何一個(gè)部分的尺寸與電磁波的波長(zhǎng)處在同一個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)諧振效應(yīng)，大大增加隱身飛機(jī)的 RCS。此外，目前應(yīng)用的吸波材料只針對(duì)部分頻段（1~20GHz），同時(shí)涂層型吸波材料的吸收效果與涂層的厚度有關(guān)，通常隱身材料涂層的厚度為波長(zhǎng)的1/10~1/4。為了達(dá)到對(duì)米波雷達(dá)的隱身效果，隱身飛機(jī)需要涂覆厚達(dá)幾十厘米甚至一百多厘米的吸波材料

、飛行高度為 10000m 時(shí)巡航導(dǎo)彈，探測(cè)距離為 50km，當(dāng)飛行高度為 6500m 時(shí)，探測(cè)距離為 300km。圖1.3 俄羅斯 Nebo-UE 型米波雷達(dá)Nebo-SVU 型米波雷達(dá)是世界上第一款米波固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)，每個(gè)天線陣元都安裝了一個(gè) T/R 組件，并連接了一個(gè)獨(dú)立的移相器，可自動(dòng)調(diào)整陣列的天線方向
【參考文獻(xiàn)】

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2 徐振海;熊子源;宋聃;肖順平;;陣列雷達(dá)雙零點(diǎn)單脈沖低角跟蹤算法[J];國防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

3 吳劍旗;;反隱身與發(fā)展先進(jìn)米波雷達(dá)[J];雷達(dá)科學(xué)與技術(shù);2015年01期

4 洪升;萬顯榮;柯亨玉;;空間色噪聲背景下雙基地多輸入多輸出雷達(dá)低仰角估計(jì)方法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2015年01期

5 徐振海;黃坦;熊子源;肖順平;;基于頻率分集的陣列雷達(dá)低角跟蹤算法[J];國防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

6 吳向東;馬侖;梁中華;;基于波束域的米波雷達(dá)低仰角波達(dá)方向估計(jì)[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

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8 朱偉;陳伯孝;陳根華;楊明磊;;用干涉式APES算法實(shí)現(xiàn)干涉陣盲DOA估計(jì)[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

9 朱偉;陳伯孝;;基于二維干涉式APES算法的分布式相參陣盲DOA估計(jì)[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2013年02期

10 陳根華;陳伯孝;朱偉;;干涉陣列米波雷達(dá)的低仰角高精度估計(jì)方法[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

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3 劉章孟;基于信號(hào)空域稀疏性的陣列處理理論與方法[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

4 符渭波;MIMO雷達(dá)參數(shù)估計(jì)技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

5 劉俊;米波雷達(dá)低仰角估計(jì)方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 楊雪亞;米波雷達(dá)陣列超分辨和測(cè)高方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：2841156