和差波束空時(shí)處理動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)載雷達(dá)下視工作時(shí)，地面雜波的影響十分嚴(yán)重。有效地抑制雜波，是機(jī)載雷達(dá)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)必須首先解決的問題。傳統(tǒng)的單天線時(shí)域處理動(dòng)目標(biāo)顯示和脈沖多普勒技術(shù)無法檢測(cè)主瓣雜波區(qū)的慢動(dòng)目標(biāo)，必須研究機(jī)載雷達(dá)多通道空時(shí)聯(lián)合處理技術(shù)來提高機(jī)載動(dòng)目標(biāo)顯示(AMTI)和機(jī)載合成孔徑雷達(dá)(SAR)的地面動(dòng)目標(biāo)顯示(GMTI)能力。本文研究和差波束空時(shí)處理動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，包括和差波束自適應(yīng)相位中心偏置天線(ADPCA)，和差波束空時(shí)自適應(yīng)處理( -STAP)，以

2、及和差波束干涉SAR/GMTI。 論文第一章緒論，回顧了機(jī)載雷達(dá)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷程，分析了國內(nèi)外機(jī)載雷達(dá)AMTI、GMTI的研究現(xiàn)狀，并介紹了本文的研究背景和主要工作。 論文第二章研究和差波束ADPCA算法。首先分析了時(shí)域和差波束ADPCA ( -ADPCA)的機(jī)理，并基于輸出信雜噪比最大準(zhǔn)則，提出了一種新的增益系數(shù)計(jì)算方法。為了解決實(shí)際和差波束存在幅度、相位、指向不匹配等系統(tǒng)誤差下時(shí)域 -ADPCA雜波抑制能力不

3、足的問題，提出了頻域 -ADPCA方案。改進(jìn)算法通過多普勒波束銳化，在各子波束內(nèi)分別計(jì)算最佳增益系數(shù)，從而能更精確地補(bǔ)償載機(jī)運(yùn)動(dòng)和系統(tǒng)誤差，提高雜波對(duì)消性能。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分驗(yàn)證了頻域 -ADPCA的正確性和有效性。 論文第三、四章研究 -STAP。第三章研究 -STAP的原理及各種降維、降秩算法。當(dāng)雜噪相關(guān)矩陣已知時(shí)，互譜尺度法(CSM)給出了降秩算法的性能上限，但實(shí)際雜噪相關(guān)矩陣是未知的，因此實(shí)用的是最小范數(shù)特征對(duì)消法(MN

4、E)。針對(duì)MNE采用奇異值分解(SVD)計(jì)算雜波子空間運(yùn)算量極大的問題，提出了MNE采用改進(jìn)投影近似子空間跟蹤緊縮(MPASTd)算法遞歸求解雜波子空間的新方法。該方法的收斂性能與SVD相當(dāng)，但系統(tǒng)運(yùn)算量急劇降低，從而為MNE的實(shí)時(shí)處理提供了一種可行的技術(shù)途徑。 針對(duì)非均勻環(huán)境下獨(dú)立同分布樣本進(jìn)一步減少這一技術(shù)難點(diǎn)，論文第四章分別結(jié)合多級(jí)維納濾波器(MWF)、空時(shí)自回歸濾波器(STAR)和直接數(shù)據(jù)域處理(DDD)這三種新穎處理器

5、提出了三種適合不同條件的非均勻 -STAP算法。在均勻樣本較充足情況下，基于MWF的非均勻 -STAP提出了聯(lián)合主波束檢測(cè)和自適應(yīng)功率剩余檢測(cè)的兩級(jí)非均勻檢測(cè)器(NHD)，能有效剔除強(qiáng)弱干擾目標(biāo)樣本，而運(yùn)算量顯著小于美國海軍實(shí)驗(yàn)室給出的非均勻STAP方案FRACTA的循環(huán)檢測(cè)NHD；同時(shí)采用降秩MWF計(jì)算權(quán)矢量，其收斂速度也優(yōu)于 FRACTA算法。當(dāng)均勻樣本進(jìn)一步減少，無法采用NHD剔除其中的干擾樣本時(shí)，提出了抗干擾目標(biāo)的和差波束STA

6、R( -ORSTAR)算法。該算法根據(jù)權(quán)矢量局部范數(shù)最大準(zhǔn)則確定訓(xùn)練樣本中存在的干擾目標(biāo)多普勒頻率進(jìn)而逐一濾除干擾信號(hào)，從而有效克服了干擾目標(biāo)引起的性能損失。對(duì)于劇烈變化的非均勻環(huán)境，將多普勒域多約束加權(quán)引入和差波束DDD ( -DDD)，進(jìn)一步提高了算法魯棒性并急劇降低了運(yùn)算量。Monte Carlo仿真實(shí)驗(yàn)充分驗(yàn)證了這三種算法在各自條件下的正確性和有效性，它們可應(yīng)用到空域更多自由度的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)STAP系統(tǒng)。 論文第五章研究

7、和差波束GMTI算法。在分析了和差波束干涉SAR/GMTI原理的基礎(chǔ)上，提出了一種能有效克服系統(tǒng)誤差的和差波束干涉SAR/GMTI信號(hào)處理方案。該算法首先利用空域?qū)ο蜃友a(bǔ)償和差波束SAR圖像間的固有幅相差異，然后基于幅值比剔除各子圖像內(nèi)的奇異單元，再采用信號(hào)子空間處理(SSP)分塊自適應(yīng)校正系統(tǒng)誤差，最后進(jìn)行雜波對(duì)消。通過仿真實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了本文方案對(duì)系統(tǒng)誤差不敏感，具有很好的魯棒性。 論文第六章結(jié)束語對(duì)全文的工作進(jìn)行了總結(jié)，并指