機(jī)載數(shù)字陣列雷達(dá)非均勻雜波抑制方法研究.pdf

1、機(jī)載雷達(dá)是戰(zhàn)場(chǎng)信息獲取和武器制導(dǎo)的一種重要裝備，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中起著不可或缺的作用。一般情況下，機(jī)載雷達(dá)接收到的回波中含有大量的強(qiáng)雜波，容易湮沒(méi)回波功率較弱的目標(biāo)，導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)探測(cè)性能下降。
　　空時(shí)自適應(yīng)處理（STAP）技術(shù)將時(shí)域和空域采樣數(shù)據(jù)聯(lián)合處理，可有效抑制地雜波，改善機(jī)載雷達(dá)的目標(biāo)探測(cè)性能，因而受到了廣泛的關(guān)注。常規(guī)的統(tǒng)計(jì)STAP方法所需要的雜波協(xié)方差矩陣通常是從獨(dú)立同分布的雜波樣本中估計(jì)出來(lái)的。但實(shí)際雷達(dá)雜波大多是非

2、均勻的，造成這一現(xiàn)象的原因有多種，如快變的地面場(chǎng)景、離散雜波、非正側(cè)陣/雙基構(gòu)型等，導(dǎo)致雜波協(xié)方差矩陣估計(jì)不準(zhǔn)確，從而降低了STAP方法的雜波抑制性能。本文對(duì)非均勻雜波環(huán)境下的STAP技術(shù)進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容概括如下：
　　1.研究了非正側(cè)面陣機(jī)載雷達(dá)的雜波特點(diǎn)和改善非正側(cè)陣機(jī)載雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)性能的方法。對(duì)于中等脈沖重復(fù)頻率機(jī)載雷達(dá)來(lái)說(shuō)，近距離的一次雜波是造成雜波非均勻性的主要因素，而遠(yuǎn)程雜波可以看成是均勻的，據(jù)此提出一種適用于非正

3、側(cè)面陣機(jī)載雷達(dá)的級(jí)聯(lián)STAP方法。利用斜投影技術(shù)從回波中提取出近程雜波，并將其與原始回波進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)消處理，以抑制非均勻性最嚴(yán)重的近程雜波，提高回波的均勻性，然后再級(jí)聯(lián)方位STAP處理來(lái)抑制剩余的雜波。仿真結(jié)果表明所提方法可以明顯提高非正側(cè)面陣機(jī)載雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)性能。
　　2.研究了利用地理環(huán)境知識(shí)改善STAP技術(shù)性能的方法。雷達(dá)雜波的統(tǒng)計(jì)特性與照射場(chǎng)景地表覆蓋類型密切相關(guān)，根據(jù)這一事實(shí)提出一種利用地理環(huán)境知識(shí)提高STAP處理性能

4、的方法。首先利用地理環(huán)境知識(shí)挑選出與待檢測(cè)單元地面覆蓋類型最相似的樣本，改善采樣協(xié)方差矩陣的估計(jì)性能。然后估計(jì)出待檢測(cè)單元的雜波譜，構(gòu)造出譜基雜波協(xié)方差矩陣。最后將這兩種協(xié)方差矩陣融合處理。該方法綜合利用了地理環(huán)境知識(shí)以及待檢測(cè)單元所包含的雜波信息，可有效減少對(duì)訓(xùn)練樣本的需求。
　　3.研究了非均勻環(huán)境下的雜波協(xié)方差矩陣估計(jì)問(wèn)題。當(dāng)雷達(dá)雜波服從高斯分布時(shí)，待檢測(cè)單元的雜波協(xié)方差矩陣為訓(xùn)練樣本外積的均值，即采樣協(xié)方差矩陣。但當(dāng)雷達(dá)系

5、統(tǒng)分辨率較高或者照射場(chǎng)景嚴(yán)重非均勻時(shí)，雜波不再服從高斯分布，采樣協(xié)方差矩陣會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。針對(duì)此問(wèn)題，給出了兩種雜波協(xié)方差矩陣估計(jì)方法。第一種方法從復(fù)合高斯雜波模型出發(fā)，推導(dǎo)出一種加權(quán)協(xié)方差矩陣形式，可有效消除雜波功率起伏，具有恒虛警性，該方法適用于部分均勻雜波環(huán)境。第二種方法適用于任意非均勻雜波環(huán)境，首先剔除雜波譜結(jié)構(gòu)與待檢測(cè)單元差異十分明顯的樣本，提高剩余樣本的均勻性，然后再利用這些樣本估計(jì)雜波協(xié)方差矩陣。仿真實(shí)驗(yàn)以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理

6、結(jié)果表明這兩種方法可以明顯提高 STAP技術(shù)性能。
　　4.研究了魯棒自適應(yīng)相干檢測(cè)器（ACE）設(shè)計(jì)問(wèn)題。ACE檢測(cè)器具有良好的旁瓣目標(biāo)辨識(shí)能力，但它對(duì)陣列流形誤差比較敏感。針對(duì)這一問(wèn)題，提出了一種提高ACE檢測(cè)器魯棒性的設(shè)計(jì)方法。首先假設(shè)真實(shí)導(dǎo)向矢量位于一橢球不確定集內(nèi)，然后根據(jù) ACE檢測(cè)器的特點(diǎn)，將魯棒 ACE設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問(wèn)題，利用牛頓-拉夫森方法對(duì)該優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解。該方法適用于包括波束指向誤差以及陣元幅相誤差在內(nèi)