空時二維自適應信號處理與動目標檢測.pdf

1、空時二維自適應信號處理技術（Space-Time Adaptive Processing）能有效地改善機載相控陣雷達對地雜波抑制的性能。這項技術已經(jīng)逐漸應用到機載雷達對空中和地面運動目標檢測中，尤其是在機載預警雷達上的應用。 在復雜環(huán)境下要檢測運動目標我們必須對地雜波進行有效地抑制。由于載機平臺的運動，機載相控陣雷達的地雜波譜在多普勒上表現(xiàn)出主雜波展寬和旁瓣雜波擴散，并且是空間和時間二維耦合的。傳統(tǒng)的一維時域或空域濾波器均不能形

2、成與地雜波相匹配的凹口，達到有效抑制雜波的目的。空時二維自適應信號處理是在空間和時間上的二維聯(lián)合濾波，其濾波權系數(shù)是根據(jù)最大信雜噪比準則計算得到的。由于同時具有空間和時間自由度，它可以在二維譜平面上形成凹口有效地抑制地雜波，同時保證目標信號獲得足夠的增益。因此空時二維自適應濾波就成為了機載相控陣雷達抑制雜波的一項關鍵技術。 考慮到實際環(huán)境和系統(tǒng)的復雜性，空時二維自適應處理要實際應用還有一系列的問題需要解決。本論文針對空時二維自適

3、應處理技術在機載相控陣雷達中應用所遇到的工程實際問題以及機載雷達對運動目標檢測的相關問題展開研究，提出和改進了一些信號處理算法，并針對一些具體問題給出了解決方案。本論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 1．第二章系統(tǒng)地研究和分析了機載預警雷達非正側面陣雜波的分布與系統(tǒng)參數(shù)的關系，分析了雜波距離非平穩(wěn)性產(chǎn)生的主要原因。近程雜波的距離非平穩(wěn)性是影響雜波抑制和動目標檢測的主要因素。在準確掌握機載非正側面陣雷達雜波譜分布規(guī)律的情況下提出

4、了兩種消除近程雜波影響的方案，用以解決雜波距離非平穩(wěn)性的問題。一種方法是利用陣列天線俯仰向的陣元（或子陣）做俯仰向空域濾波抑制近程雜波以削弱雜波的距離非平穩(wěn)性，其濾波權系數(shù)是由載機平臺位置參數(shù)和雷達系統(tǒng)參數(shù)開環(huán)計算得到的。另一種方法是根據(jù)已知的雷達系統(tǒng)參數(shù)計算出近程雜波的距離多普勒二維分布，在STAP處理時將包含近程雜波的距離單元剔除使之不參與協(xié)方差矩陣的統(tǒng)計，這樣就減少了樣本污染對STAP的影響。這兩種方法都是非自適應的，在系統(tǒng)誤差較

5、小的情況下可以達到很好的效果。 2．第三章考慮實際系統(tǒng)中誤差較大的情況，對俯仰向空域濾波的方法進行改進，提出了自適應俯仰濾波抑制地雜波的方法。對俯仰向自適應濾波權系數(shù)的計算給出了兩種選樣本的方式，一是在多普勒濾波后的雜波支撐區(qū)內(nèi)，取多普勒通道的數(shù)據(jù)作訓練樣本，二是直接在脈沖域選樣本。本章將先俯仰向自適應濾波后STAP處理的方法與現(xiàn)有的三維STAP處理的方法做了對比，實驗結果證明先俯仰向濾波后STAP的方法性能較好而且運算量小。

6、 3．第四章研究了重疊子陣合成的降維STAP方法，對滑窗重疊子陣合成的降維方式進行了改進，提出了陣列子陣的合成方式和保留輔助列子陣的合成方式。利用了保留輔助列子陣的合成方式提出了干擾與雜波級聯(lián)抑制的空時二維自適應處理方法。即先利用大子陣和輔助列子陣做空域自適應處理抑制干擾，然后再做空時二維自適應處理抑制雜波。這樣既降低了空時自適應處理的維數(shù)又同時抑制了干擾。通過仿真實驗證明了這種算法的性能與相同空域自由度情況下干擾和雜波同時抑制的

7、STAP性能接近，而運算量卻大大減少。 4．第五章研究了在機載雙基雷達上應用STAP技術抑制雜波的方法。對機載雙基雷達雜波二維分布與雙基幾何構型的關系進行了分析，推導出了一個計算機載雙基雷達雜波二維分布的公式，歸納出了機載雙基雷達雜波譜的一些變化規(guī)律。通過研究發(fā)現(xiàn)，要利用STAP技術有效抑制機載雙基雷達的地雜波，必須解決雙基雷達雜波的距離非平穩(wěn)性問題，因此提出了一種先利用陣列天線的空域自由度解距離模糊，后進行角度多普勒頻移補償?shù)?/p>

8、方法。這種方法有效地解決了在距離模糊的情況下消除雜波距離非平穩(wěn)性的問題，為STAP技術在機載雙基雷達上應用打下了基礎。 5．第六章對影響SAR動目標檢測的圖像對的相干性做了研究。SAR圖像對的相干性直接影響了雷達對地面動目標檢測的性能。影響SAR圖像相干性的因素有很多，本論文著重研究了基線和地形坡度對SAR圖像相干系數(shù)的影響，利用SAR成像的基本原理，從數(shù)值上分析了基線、地形坡度等因素對相干系數(shù)的影響。針對兩種不同的發(fā)射信號，分