穩(wěn)健的雜波抑制與參數(shù)估計方法研究.pdf

1、機載預(yù)警雷達作為一種軍用傳感器，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮著重要作用。機載雷達在探測低空目標(biāo)時，處于俯視工作狀態(tài)，不可避免地會接收到許多地面雜波。地面雜波強度大、范圍廣，運動目標(biāo)往往淹沒在雜波中，從而導(dǎo)致了機載雷達的檢測性能下降。機載雷達雜波抑制技術(shù)包括超低副瓣天線、偏置相位中心天線和空時自適應(yīng)處理（STAP）?？諘r自適應(yīng)處理是一種二維的自適應(yīng)濾波技術(shù)，其利用陣列天線提供的空域自由度與相參脈沖串提供的時域自由度來構(gòu)造二維濾波器，具有較好的雜波抑制

2、能力，有效地提高了機載雷達的運動目標(biāo)檢測性能。STAP的理論已經(jīng)較為完善，但是在實際的工程應(yīng)用中，依然面臨著較多問題。小樣本條件下的STAP方法、非均勻環(huán)境下的STAP方法、穩(wěn)健的STAP方法、知識輔助的STAP方法以及復(fù)雜電磁環(huán)境下的STAP方法是目前STAP研究領(lǐng)域的熱點問題同時也是亟需解決的問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了對角加載參數(shù)的估計問題。對角加載可以提高空時自適應(yīng)處理在小樣本情況下的性能。然而，在實際中加載參

3、數(shù)的確定是一個較為困難的問題。為了解決這個問題，提出了一種基于回波數(shù)據(jù)的自適應(yīng)的對角加載參數(shù)估計方法。該方法首先將對角加載問題轉(zhuǎn)化為 Tikhonov規(guī)劃問題，然后利用廣義交叉驗證準(zhǔn)則構(gòu)造優(yōu)化問題，最后采用割線法求解優(yōu)化問題、計算加載參數(shù)。仿真數(shù)據(jù)實驗結(jié)果表明該方法可以準(zhǔn)確的估計加載參數(shù)，提高了對角加載在實際中的應(yīng)用性。⑵研究了密集目標(biāo)的檢測問題。機載雷達在地面運動目標(biāo)檢測時，主波束照射范圍內(nèi)的運動目標(biāo)密度較大。協(xié)方差矩陣受到目標(biāo)信號嚴

4、重擾動，傳統(tǒng)的非均勻檢測器性能下降。為了解決這個問題，提出一種基于重加權(quán)自適應(yīng)功率剩余的穩(wěn)健非均勻檢測器。該方法通過對訓(xùn)練樣本集自適應(yīng)重加權(quán)來降低奇異樣本對協(xié)方差矩陣計算的影響。仿真與實測數(shù)據(jù)實驗結(jié)果表明該方法可以有效剔除訓(xùn)練樣本中的奇異樣本，提高了傳統(tǒng)的自適應(yīng)功率剩余檢測器的穩(wěn)健性。⑶研究了陣元幅相誤差估計問題。機載雷達的陣元幅相誤差會影響運動目標(biāo)的參數(shù)估計與定位性能。為了解決這個問題，提出了雜波子空間正交法與雜波Frobenius范

5、數(shù)擬合法兩種陣元幅相誤差估計方法。雜波子空間正交法利用雜波補空間與最大左奇異值矢量的正交性來估計陣元幅相誤差，而雜波Frobenius范數(shù)擬合法通過擬合重構(gòu)的數(shù)據(jù)和實際的接收數(shù)據(jù)來估計陣元幅相誤差。仿真數(shù)據(jù)實驗結(jié)果表明與現(xiàn)有方法相比，這兩種方法在低脈沖數(shù)目、低樣本數(shù)目、低雜噪比的情況下均能取得良好的參數(shù)估計精度和穩(wěn)健性。⑷研究了載機速度與偏航角的估計問題。速度與偏航角是知識輔助空時自適應(yīng)處理中的必要參數(shù)，然而，在某些情況下，這兩個參數(shù)無

6、法獲得或者精度較低。為了解決這個問題，提出了一種基于曲線擬合的參數(shù)估計方法。該方法首先利用子孔徑平滑capon譜估計接收數(shù)據(jù)的功率譜，然后利用門限檢測方法提取雜波對應(yīng)的功率譜軌跡，最后將雜波軌跡的空時二維頻率值與已知的雷達構(gòu)型參數(shù)代入最小截斷二乘估計器求解。仿真與實測數(shù)據(jù)實驗結(jié)果表明該方法改善了傳統(tǒng)的曲線擬合方法的精度與穩(wěn)健性。⑸研究了相干轉(zhuǎn)發(fā)式干擾的對抗問題。相干轉(zhuǎn)發(fā)式干擾會導(dǎo)致雷達在接收端產(chǎn)生大量虛假目標(biāo)，降低雷達對真實目標(biāo)的檢測性