多通道地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)雷達(dá)穩(wěn)健陣列處理方法研究.pdf

1、論文主要研究多通道地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)雷達(dá)中的穩(wěn)健陣列處理技術(shù)，首先針對(duì)傳統(tǒng)陣列研究穩(wěn)健處理共性技術(shù)，然后將穩(wěn)健陣列處理中的共性關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于多通道地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)以提高地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)性能。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1.針對(duì)對(duì)角加載自適應(yīng)波束形成方法中的加載量難以確定問(wèn)題，提出一種基于子空間投影的加權(quán)代價(jià)函數(shù)迭代搜索出合適加載量的方法。通過(guò)構(gòu)造導(dǎo)向矢量分別向信號(hào)子空間和噪聲子空間投影的加權(quán)代價(jià)函數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)加載量的合適與

2、否。該方法無(wú)需給定系統(tǒng)誤差范圍，通過(guò)迭代搜索能夠快速、唯一地獲得合適加載量，并且獲得的加載量對(duì)初始值不敏感。線陣和圓陣仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提方法對(duì)輸入信噪比變化、指向誤差以及幅相誤差具有良好的穩(wěn)健性。 2.針對(duì)陣列流形誤差導(dǎo)致自適應(yīng)波束形成器輸出性能下降的問(wèn)題，提出一種旁瓣電平軟約束條件下搜索人工干擾功率值的穩(wěn)健波束形成方法。首先，在波達(dá)方向粗估基礎(chǔ)上，采用期望信號(hào)的導(dǎo)向矢量向信號(hào)子空間投影和加寬干擾零陷區(qū)的技術(shù)提高線性約束最小均方

3、誤差LCMV波束形成器的穩(wěn)健性。其次，允許旁瓣最大峰值起伏在一定范圍內(nèi)，通過(guò)粗、精兩種模式搜索出估計(jì)干擾零陷區(qū)的注入功率值以兼顧零陷深度和旁瓣電平要求。在相同誤差條件下，與傳統(tǒng)的對(duì)角加載方法、錐消方法以及穩(wěn)健的Capon波束形成方法相比，仿真結(jié)果顯示所提方法具有更高的輸出信干噪比。 3.為實(shí)現(xiàn)子陣級(jí)多波束和避免由于子陣相位中心均勻稀布帶來(lái)的柵瓣問(wèn)題，提出基于對(duì)稱指數(shù)分布的子陣相位中心優(yōu)化方法和非均勻子陣級(jí)窗函數(shù)。在陣列孔徑和陣元

4、個(gè)數(shù)給定的情況下，提出選取合適指數(shù)參數(shù)r的步驟并用于子陣等效相位中心設(shè)計(jì)，根據(jù)子陣中心推導(dǎo)了非均勻泰勒(Taylor)窗函數(shù)，最后用多指向的加窗空域匹配權(quán)實(shí)現(xiàn)子陣級(jí)數(shù)字多波束。仿真結(jié)果顯示優(yōu)化子陣中心的線陣采用提出的非均勻加權(quán)具有無(wú)柵瓣，近區(qū)低旁瓣，陣列效率損失小等優(yōu)點(diǎn)；應(yīng)用于對(duì)稱陣子組成的線陣，獲得的方向圖結(jié)果與數(shù)值電磁代碼(NEC)軟件計(jì)算的結(jié)果吻合；推廣到對(duì)稱指數(shù)分布面陣同樣具有有效性。 4.針對(duì)沿航跡多通道地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)

5、雷達(dá)雜波數(shù)據(jù)存在的非均勻、樣本不夠不強(qiáng)以及強(qiáng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或孤立干擾帶來(lái)的樣本污染問(wèn)題，提出一種穩(wěn)健的空域?qū)蚴噶抗烙?jì)方法。首先，空域?qū)蚴噶抗烙?jì)包括相位和幅度估計(jì)兩個(gè)階段。采用功率挑選估計(jì)出主雜波區(qū)中各段的雜波相位矢量矩陣，對(duì)矩陣分解得到的歸一化最大特征矢量的相位進(jìn)行回轉(zhuǎn)中值濾波以濾除相位突變，相位解纏繞后擬合出所有方位向的相位估計(jì)，進(jìn)而得到相位導(dǎo)向矢量估計(jì)；對(duì)估計(jì)出的雜波矢量矩陣特征分解后，采用壞點(diǎn)附近取平均的方式消除其影響，獲得幅度導(dǎo)向

6、矢量的估計(jì)。其次，雜波有效樣本通過(guò)基于該導(dǎo)向矢量的波束形成被挑出以估計(jì)雜波相關(guān)矩陣，雜波相關(guān)矩陣特征分解后最小特征向量作為自適應(yīng)雜波相消權(quán)矢量。抑制雜波后檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，最后通過(guò)導(dǎo)向矢量與動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)矢量匹配的方式實(shí)現(xiàn)定位和測(cè)速。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明空域?qū)蚴噶抗烙?jì)方法能有效濾除相位估計(jì)突變和幅度估計(jì)壞點(diǎn)；提出的樣本挑選方法與基于功率的挑選方法相比具有更好的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能；基于空域?qū)蚴噶科ヅ涞亩ㄎ缓蜏y(cè)速效果良好。 5.針對(duì)機(jī)載三