【摘要】：隨著隱身涂裝材料、低空突防等裝備技術(shù)的發(fā)展,戰(zhàn)場的電磁環(huán)境變得日益復(fù)雜,精確的導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)也變得尤為迫切。相控陣雷達具有波束掃描靈活、波位駐留時間短、探測多目標(biāo)能力、主瓣增益高等特點;MIMO雷達具有全空域波束覆蓋、抗截獲能力強、虛擬孔徑大等優(yōu)點。將相控陣與MIMO雷達兩種工作模式應(yīng)用于導(dǎo)引頭必然給制導(dǎo)技術(shù)帶來新的突破和技術(shù)革新。本文圍繞導(dǎo)引頭相控陣與MIMO雷達,對不同場景下的信號模型、雜波特性與雜波抑制算法展開研究,主要工作與貢獻如下:1.俯沖運動平臺下雜波秩估計算法研究針對導(dǎo)引頭相控陣與MIMO雷達俯沖運動平臺下的雜波場景提出了一種雜波秩估計算法。根據(jù)雷達導(dǎo)引頭前下視幾何模型,推導(dǎo)了空間頻率和多普勒頻率與俯沖角度的關(guān)系。將空間頻率與多普勒頻率信息投影到地面慣性坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸上,得到三個維度下的虛擬孔徑。利用不同維度波位間的耦合關(guān)系和由虛擬孔徑產(chǎn)生的空間分辨單元推導(dǎo)出雜波秩估算公式。2.雜波距離依賴性補償算法研究針對雷達導(dǎo)引頭近距離目標(biāo)探測場景下的雜波距離依賴性問題給出了兩種雜波補償算法。根據(jù)空間-多普勒頻率特點闡述了距離樣本的雜波距離依賴特性和雜波脊擴散問題。利用平面陣方位-俯仰-多普勒維回波數(shù)據(jù)構(gòu)造了三維子孔徑平滑窗,對各距離樣本的協(xié)方差矩陣和雜波空時頻率信息進行估計,通過補償距離樣本與待檢測樣本的頻率差來消除雜波的距離依賴性。利用MIMO雷達虛擬孔徑的概念將收發(fā)聯(lián)合陣列等效為一個孔徑更大的均勻線陣,構(gòu)造更大維數(shù)的子孔徑平滑窗,從而提高雜波頻率估計精度,改善雜波補償效果。3.距離模糊下的近距離雜波抑制算法研究針對距離模糊下遠距離探測場景提出了兩種俯仰波束設(shè)計算法來抑制近距離雜波。第一種算法以最小化近距離雜波區(qū)的旁瓣電平能量為目標(biāo)函數(shù),同時兼顧目標(biāo)信號無損失輸出、主瓣不發(fā)生畸變和整體旁瓣電平控制等需求,構(gòu)造了可利用凸函數(shù)求解的二次規(guī)劃問題(Quadratic Program,QP)。第二種算法在近距離雜波區(qū)構(gòu)造數(shù)個輔助通道,對近距離雜波進行覆蓋和采樣,然后構(gòu)造基于MVDR穩(wěn)健波束形成的俯仰波束權(quán)值優(yōu)化問題。算法具有較強的系統(tǒng)穩(wěn)健性,同時還降低了系統(tǒng)處理維度。4.均勻子陣結(jié)構(gòu)高柵瓣雜波抑制算法研究針對相控陣雷達導(dǎo)引頭均勻子陣結(jié)構(gòu)下的高柵瓣雜波問題提出了兩種發(fā)射波束權(quán)值優(yōu)化設(shè)計算法。第一種算法以最小化高柵瓣雜波區(qū)的旁瓣電平能量為目標(biāo)函數(shù),同時兼顧發(fā)射權(quán)值矢量二范數(shù)為1、整體旁瓣電平控制等需求,構(gòu)造了非凸的二次約束二次規(guī)劃問題(Quadratically Constrained Quadratic Program,QCQP),該問題可以采用半正定松弛(Semidefinite Relaxation,SDR)技術(shù)進行求解。第二種算法假定目標(biāo)與雜波的先驗信息已知,以最大化輸出信雜噪比(Signal-to-Clutter-plus-Noise Ratio,SCNR)為準(zhǔn)則,對發(fā)射波束形成與接收空時濾波器聯(lián)合優(yōu)化,該優(yōu)化問題同樣可以采用SDR技術(shù)轉(zhuǎn)換為凸問題,并通過交替優(yōu)化進行求解。5.非均勻子陣劃分與輔助通道構(gòu)造算法研究針對MIMO雷達導(dǎo)引頭子陣結(jié)構(gòu)給出了一種基于遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)的非均勻子陣劃分方法,以適應(yīng)度函數(shù)為準(zhǔn)則,對種群個體進行交叉、遺傳和變異等運算,尋求合理的子陣劃分方式。針對非均勻子陣下的降維STAP處理提出了一種基于知識的輔助通道構(gòu)造方法。根據(jù)雜波譜的能量分布,找到影響目標(biāo)檢測的強雜波頻率點,構(gòu)造輔助通道,對消主通道雜波。該方法可以用更少的降維通道獲得更好的雜波抑制效果。
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第一章 緒 論和意義戰(zhàn)場中發(fā)揮著重要的作用，面對日益復(fù)雜的電磁打擊目標(biāo)是雷達導(dǎo)引頭的首要任務(wù)[1-4] 導(dǎo)彈首次打擊目標(biāo)的精準(zhǔn)度不高，但是在戰(zhàn)爭中表現(xiàn)出的金進行研究 在 20 世紀(jì)后期，隨著電子技術(shù)與引頭迎來了高速發(fā)展期，導(dǎo)彈打擊目標(biāo)的精準(zhǔn)度軍事強國，在導(dǎo)彈發(fā)展中走在世界前列，如雷神，將平面陣相控陣天線安裝在導(dǎo)彈導(dǎo)引頭，實現(xiàn)了了相關(guān)研究[7]，如俄羅斯瑪瑙研究院的 K-77M 相S 公司的毫米波相控陣雷達導(dǎo)彈，日本 Ka 波段的彈研究上的起步較晚，，但是近年來隨著軍工科研力，也取得了較大的進步和豐碩的成果

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文由于在實際雷達工作中，陣列背面輻射的能量較小，因此只對陣列輻射方向的雜波頻率特性進行具體研究 假定觀察距離為 R 10km，距離樣本為 100 個，距離環(huán)跨越的距離區(qū)間為[9.25,10.75]km，并且定義9.25km 為第 l 1個距離環(huán)，而10.75km 為第 l 100個距離環(huán) 圖 3-3 給出了不同俯沖角度在不同維度下的角度-多普勒關(guān)系，其中，方位角度掃描范圍為半空域，即[ 9 0 ,90 ] 由方位-多普勒維曲線可以看出，每個距離環(huán)中方位空間頻率與多普勒頻率呈半橢圓關(guān)系，且隨著距離的變化，半橢圓的形狀也隨之發(fā)生變化 而當(dāng)俯沖角度變化時，角度多普勒關(guān)系也隨之變化 俯仰-多普勒頻率有平直線變?yōu)樾敝本�，而方位-多普勒頻率曲線在陣列法線方向則變得更密集，當(dāng)然這在一定程度上緩解了雜波的頻率擴散現(xiàn)象 另外，在當(dāng)前參數(shù)下，特性參數(shù)為 3，方位空間的變化區(qū)間為[ 1 .5,1.5]，當(dāng)被歸一化到區(qū)間[ 0 .5,0.5]時，區(qū)間[ 1 .5, 0.5]和區(qū)間[0.5,1.5]的空間頻率折疊到區(qū)間 τ即速度模糊υ
【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】：2019
【分類號】：TJ765.331;TN958

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 王偉偉;吳孫勇;許京偉;楊曉超;;基于頻率分集陣列的機載雷達距離模糊雜波抑制方法[J];電子與信息學(xué)報;2015年10期

2 馮為可;張永順;張丹;;一種新的角度多普勒補償方法[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報;2015年06期

3 湯曉云;樊小景;李朝偉;;相控陣雷達導(dǎo)引頭綜述[J];航空兵器;2013年03期

4 邱煒;董巍;范明意;;脈沖多普勒雷達解模糊的改進[J];信息通信;2011年03期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王萬林;非均勻環(huán)境下的相控陣機載雷達STAP研究[D];西安電子科技大學(xué);2004年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉丙亞;脈沖多普勒雷達解模糊算法設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2017年

2 雷麗麗;基于遺傳算法的平面相控陣加權(quán)及子陣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

本文編號：2677600