機(jī)載陣列雷達(dá)抑制非均勻雜波的STAP方法研究.pdf

1、空時(shí)自適應(yīng)處理(STAP)技術(shù)可以有效地抑制機(jī)載雷達(dá)地雜波和有源干擾,改善地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(GMTD)性能,其處理性能的優(yōu)劣與雜波干擾協(xié)方差矩陣估計(jì)的準(zhǔn)確性有直接關(guān)系。當(dāng)接收的雷達(dá)回波樣本不滿足獨(dú)立同分布(iid)特性時(shí),通過統(tǒng)計(jì)方法獲得的雜波協(xié)方差矩陣存在偏差,導(dǎo)致STAP的雜波抑制性能嚴(yán)重下降。如何使得STAP方法在非均勻雜波環(huán)境下取得好的雜波抑制性能是本文開展研究的目的。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 1.第二章首先

2、對(duì)不同陣面擺放結(jié)構(gòu)下的單基機(jī)載雷達(dá)雜波進(jìn)行了建模,分析了與其對(duì)應(yīng)的雜波分布特性,然后對(duì)STAP進(jìn)行雜波抑制的基本原理進(jìn)行了介紹,最后針對(duì)雜波呈現(xiàn)非均勻分布的兩種情況進(jìn)行了說明,一種是由實(shí)際環(huán)境導(dǎo)致的雜波功率非均勻特性:另一種是由機(jī)載雷達(dá)天線陣面擺放方式所帶來的雜波非均勻特性。
　　 2.第三章研究了雜波功率非均勻情況下的直接數(shù)據(jù)域雜波抑制方法。針對(duì)直接數(shù)據(jù)域(DDD)方法中空時(shí)子孔徑平滑來獲取iid樣本存在空時(shí)孔徑損失的問題,將

3、多級(jí)維納濾波器(MWF)引入到直接數(shù)據(jù)域方法的求解過程里,提出了一種在直接數(shù)據(jù)域方法后級(jí)聯(lián)多級(jí)維納濾波器的方法。通過對(duì)MCARM數(shù)據(jù)的處理結(jié)果驗(yàn)證了該方法在較小空時(shí)孔徑損失的條件下能夠獲得較直接處理好的雜波抑制性能。針對(duì)實(shí)際中距離脈沖壓縮加窗函數(shù)處理后會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)信息擴(kuò)展現(xiàn)象,提出了一種聯(lián)合距離的三維直接數(shù)據(jù)域方法。該方法將目標(biāo)周邊距離單元的數(shù)據(jù)聯(lián)合起來,充分利用目標(biāo)距離向上的信息,在空域上能夠?qū)铝⒏蓴_形成深的凹口,提高了對(duì)目標(biāo)導(dǎo)向矢量

4、幅相誤差的穩(wěn)健性。通過MCARM數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　 3.第四章研究了由于天線陣面擺放方式導(dǎo)致的雜波非均勻問題,考慮無距離模糊的情況。針對(duì)空間角頻移方法將參考距離單元的雜波譜旁瓣譜抬高,導(dǎo)致動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能下降的缺點(diǎn),提出了一種改進(jìn)的空間角頻移方法。該方法首先對(duì)各個(gè)距離單元回波進(jìn)行多普勒頻率補(bǔ)償,然后再進(jìn)行空間角頻移。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在旁瓣區(qū)比空間角頻移方法有性能改善。另外針對(duì)導(dǎo)數(shù)更新(DBU)方法計(jì)算量大的

5、缺點(diǎn),提出了一種可以直接對(duì)前視陣?yán)走_(dá)接收的回波數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣進(jìn)行修正的降維DBU方法。該方法利用矩陣分塊求逆定理求出修正矩陣,然后利用已有的3DT-STAP方法進(jìn)行雜波抑制,不但減少了計(jì)算負(fù)擔(dān)而且降低了對(duì)獨(dú)立同分布(ⅡD)樣本數(shù)目的要求,并且在性能上接近原來的DBU最優(yōu)處理方法。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在回波存在誤差條件下仍然能達(dá)到與最優(yōu)處理接近的性能。
　　 4.第五章研究了因天線陣面放置導(dǎo)致的雜波非均勻性問題,考慮存在距離模糊

6、情況。針對(duì)接收陣列沒有俯仰自由度,不能直接對(duì)模糊的近程雜波進(jìn)行抑制的問題,根據(jù)機(jī)載非正側(cè)視陣?yán)走_(dá)的雜波譜分布具有一定的先驗(yàn)信息特性,提出了一種基于空時(shí)插值的機(jī)載非正側(cè)視陣?yán)走_(dá)近程雜波抑制方法。該方法首先利用距離采樣估計(jì)出近程模糊距離門的俯仰角,然后將模糊的近程雜波向遠(yuǎn)程模糊距離門進(jìn)行空時(shí)插值,并且增加了對(duì)待檢測(cè)方向地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的保護(hù)約束。通過對(duì)仿真雷達(dá)回波的處理結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。特別地對(duì)于機(jī)載前視陣?yán)走_(dá),由于其雜波多普勒.方位分

7、布在空間上呈現(xiàn)對(duì)稱性,基于這一現(xiàn)象,提出了一種向待檢測(cè)距離段中間距離單元空域?qū)蚴噶靠臻g投影的近程雜波抑制方法,通過對(duì)仿真雷達(dá)回波的處理結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　 5.第六章研究存在非理想因素條件下穩(wěn)健的非均勻雜波抑制問題。針對(duì)接收陣列具有俯仰自由度的前提下,提出了一種對(duì)雷達(dá)載機(jī)平臺(tái)高度誤差穩(wěn)健的俯仰預(yù)濾波方法。該方法首先根據(jù)不同距離門斜距計(jì)算出近程距離門對(duì)應(yīng)的俯仰角,然后增加與其臨近的距離門俯仰角來輔助進(jìn)行近程雜波抑制,

8、當(dāng)存在載機(jī)平臺(tái)高度估計(jì)誤差時(shí),該方法能夠獲得較單點(diǎn)預(yù)濾波穩(wěn)健的雜波抑制性能,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　 6.第七章研究了機(jī)載雙基雷達(dá)STAP方法。建立了各種構(gòu)型的機(jī)載雙基雷達(dá)信號(hào)模型,并對(duì)其地雜波分布特性進(jìn)行了分析。由于實(shí)際中兩載機(jī)通常不再一個(gè)平面上,針對(duì)當(dāng)兩載機(jī)之間存在高度差時(shí),產(chǎn)生的垂直基線對(duì)不同構(gòu)型機(jī)載雙基雷達(dá)的地雜波分布影響進(jìn)行了分析。針對(duì)機(jī)載雙基雷達(dá)回波的距離非均勻特性提出了一種基于導(dǎo)數(shù)更新的雜波補(bǔ)償方法