多天線配置雷達系統(tǒng)的目標(biāo)檢測算法研究.pdf

1、對雷達天線進行合理地設(shè)計和配置，可以獲取更多的目標(biāo)和干擾信息，從而能有效的提高目標(biāo)探測和干擾抑制能力。本論文主要針對兩種典型的多天線配置系統(tǒng)：多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)雷達系統(tǒng)和旁瓣消隱(Sidelobe Blanking, SLB)系統(tǒng)，分兩部分詳細研究目標(biāo)檢測理論和算法。
　　第一部分：MIMO雷達目標(biāo)檢測理論和算法
　　MIMO雷達主要利用多發(fā)射和多接收天線

2、獲取豐富的目標(biāo)多樣性信息，如空間多樣性、頻率多樣性和極化多樣性等，從而提高雷達對目標(biāo)的探測能力，本部分的主要工作和貢獻如下：
　　1、針對空時編碼MIMO雷達，研究了復(fù)合高斯背景下最優(yōu)/次優(yōu)檢測算法：提出了復(fù)合高斯背景下廣義的檢測算法，并針對典型K分布特例，設(shè)計了K分布下的檢測器結(jié)構(gòu)；提出了大數(shù)據(jù)下的漸近檢測算法；完成了基于GLRT、Rao和Wald準則的檢測器結(jié)構(gòu)設(shè)計，指出了GLRT等效于大數(shù)據(jù)漸近檢測器；給出了基于協(xié)方差矩陣估

3、計的自適應(yīng)檢測器結(jié)構(gòu)。
　　2、通過利用目標(biāo)和雜波的極化信息，研究了極化MIMO雷達檢測算法：采用極化天線配置，提出空時編碼極化MIMO雷達回波信號模型，并針對高斯探測背景，完成了自適應(yīng) GLRT檢測器設(shè)計；在復(fù)合高斯背景下，針對點目標(biāo)和距離擴展目標(biāo)的檢測問題，完成了自適應(yīng)GLRT、Rao和Wald檢測器設(shè)計。
　　3、針對廣義MIMO雷達模型，研究了最優(yōu)/次優(yōu)目標(biāo)檢測算法：提出了高斯背景下的GLRT、Rao和Wald檢測算

4、法，證明了三種檢測算法的一致性；完成了復(fù)合高斯背景下GLRT和Rao檢測器的設(shè)計；分析了共置MIMO雷達天線隨機配置下的目標(biāo)檢測、波達方向估計和干擾抑制等性能。
　　第二部分：SLB系統(tǒng)目標(biāo)檢測和干擾抑制理論性能分析
　　SLB系統(tǒng)主要采用主輔雙天線配置(主天線為高增益主瓣和低增益旁瓣的天線模式；輔助天線為全向天線模式)，通過提取雙接收通道回波信號的差異性，實現(xiàn)對主瓣目標(biāo)的檢測和旁瓣干擾的抑制，本部分的主要工作和貢獻如下：<

5、br>　　1、基于非獨立同分布起伏目標(biāo)模型，分析了非相干接收機檢測性能：針對廣義Swerling Chi目標(biāo)起伏模型和白高斯干擾背景，分析了傳統(tǒng)非相干接收機（平方律檢波+多脈沖積累）在任意相關(guān)，可能不同分布的起伏目標(biāo)的檢測性能，并基于冪級數(shù)導(dǎo)出了檢測概率的數(shù)學(xué)解析式。
　　2、分析了基于非相干接收機的SLB系統(tǒng)性能：針對高斯白噪聲和天線旁瓣干擾，分析了基于非相干接收機的SLB系統(tǒng)性能；基于廣義Marcum或Nuttall Q函數(shù)，

6、推導(dǎo)了非起伏目標(biāo)在消隱域和檢測域上性能函數(shù)的閉合表達式；并推廣到任意相關(guān)，可能不同分布的目標(biāo)和/或干擾起伏情況，推導(dǎo)了理論性能表達式。
　　3、設(shè)計了一種基于不變(Invariant)接收機的SLB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：針對均勻未知功率譜特性的高斯背景下檢測未知幅度的目標(biāo)信號和抑制旁瓣干擾問題，提出了一種基于不變接收機的SLB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；推導(dǎo)了廣義理論性能函數(shù)的一般表達式；并針對Kelly檢測器，導(dǎo)出了消隱域和檢測域上性能函數(shù)的解析表達式，證明