机载认知雷达自适应波形设计

发布时间：2017-08-25 05:22

  本文关键词：机载认知雷达自适应波形设计

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【摘要】：雷达在生命探测、农作物根茎生长、民用航空和军事等领域均具有实际应用价值。机载雷达受体积和重量限制,具有体积小、重量轻、发射与接收共用同一天线等特点。机载雷达在探测低空、慢速运动目标时,非同态杂波、复杂目标背景和人造建筑物等引起的非均匀杂波以及干扰将严重影响其性能。为了降低上述因素的影响,认知雷达的概念被提出。当前认知雷达仍然停留在概念阶段,还有许多关键技术难题亟待解决。本文从认知雷达的概念出发,重点研究了机载认知雷达的杂波建模方法和发射波形的自适应形成算法。具体研究内容如下:1、分析比较了传统雷达与认知雷达的系统结构,总结了传统雷达的局限性,并通过认知雷达的基本模型,分析了认知雷达的工作流程;2、基于数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据构建了机载认知雷达杂波模型。本文利用了真实的DEM数据,通过分析和挖掘该数据,提取了海拔、坡度、地面起伏和地表粗糙度等4种地形因子用于划分地貌类型,并在MySQL平台上建立了地形信息数据库,存储DEM数据和相关地貌信息。同时,考虑雷达载体为飞机的特点,设计了通过载机位置坐标和载机雷达扫描范围提取特定部分数据降低运算负担的新算法,在此基础上建立了一种基于DEM数据的杂波建模新方法。仿真结果表明,新方法构建的杂波模型符合机载认知雷达所处的实际场景,具有真实、稳定和可靠的优势,为下一步自适应形成机载认知雷达的发射波形提供了准确的先验知识。3、认知雷达发射波形的自适应设计。本文主要依据最大输出信噪比准则进行发射波形设计,并从目标模型和本文新方法产生的杂波数据两方面入手,设计最优匹配波形。同时,为了贴近实际应用,在尽可能降低信噪比损失和恒模约束的条件下,本文对设计的最优匹配发射波形能量谱进行了时域信号的合成,并结合相控阵天线对合成的时域信号进行数字波束形成。最后的仿真结果表明,本文设计的发射波形能够随着目标或者杂波的变化进行自适应的改变,以实现信噪比的提升,相对于传统波形更具有实际应用前景。
【关键词】：机载认知雷达 杂波建模 环境信息数据库 发射波形自适应 时域合成
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V243.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文的研究内容与结构安排14-15
• 1.4 本文的创新点15-16
• 第二章 相关基础和理论知识16-21
• 2.1 引言16
• 2.2 传统雷达发射波形16-17
• 2.2.1 传统雷达系统结构16-17
• 2.2.2 传统雷达发射波形设计的缺点17
• 2.3 认知雷达发射波形17-20
• 2.3.1 认知雷达系统结构17-19
• 2.3.2 认知雷达发射波形自适应设计19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 基于DEM数字高程模型的机载认知雷达杂波建模21-40
• 3.1 引言21
• 3.2 基于DEM的地貌类型划分21-26
• 3.2.1 DEM数据提取地形因子22-24
• 3.2.1.1 海拔及坡度的提取22
• 3.2.1.2 地形起伏的提取22-23
• 3.2.1.3 地表粗糙度的提取23-24
• 3.2.2 基于地形因子量化分类地貌类型24-25
• 3.2.3 经纬度计算25
• 3.2.4 地貌信息存贮与管理25-26
• 3.3 杂波功率计算26-31
• 3.3.1 杂波后向散射系数的计算27-30
• 3.3.2 杂波散射单元面积计算30
• 3.3.3 计算空间杂波功率30-31
• 3.4 仿真结果分析31-39
• 3.4.1 地形因子反映真实地貌的效果分析32-33
• 3.4.2 地形地貌类型量化分类的效果分析33-35
• 3.4.3 地形地貌信息存贮效果与读取效率分析35-36
• 3.4.4 擦地角对地形散射系数的影响分析36-37
• 3.4.5 基于DEM数据的杂波功率谱37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 基于最大信噪比准则的机载认知雷达发射波形设计40-65
• 4.1 引言40
• 4.2 输出信噪比和雷达发射波形的关系40-43
• 4.2.1 确定目标下输出信噪比和雷达发射波形的关系40-41
• 4.2.2 杂波环境下输出信噪比和雷达发射波形的关系41-43
• 4.3 目标匹配发射波形设计43-45
• 4.4 杂波匹配发射波形设计45-46
• 4.5 发射波形时域信号合成46-48
• 4.6 数字波束形成48-49
• 4.7 仿真结果分析49-64
• 4.7.1 Swerling目标模型仿真分析49-52
• 4.7.2 目标匹配波形设计仿真结果分析52-55
• 4.7.3 杂波匹配波形设计仿真结果分析55-64
• 4.8 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻硕期间取得的研究成果71-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王鹏;崔琛;张鑫;;色噪声下认知雷达自适应检测波形设计[J];电子信息对抗技术;2013年05期

2 胡旭;高阳;贾鑫;;认知雷达中时域波形合成算法研究[J];航天电子对抗;2013年04期

3 胡旭;贾鑫;高阳;;基于最大信噪比准则的认知雷达波形优化算法[J];舰船电子对抗;2013年03期

4 俞道滨;吴彦鸿;朱卫纲;;基于波形库的目标跟踪波形选择方法研究[J];雷达与对抗;2013年02期

5 王鹏;崔琛;张鑫;;基于遗传算法的认知雷达稳健相位编码波形设计[J];电子信息对抗技术;2013年03期

6 张鑫;崔琛;;SNR准则下的认知MIMO雷达波形设计[J];火力与指挥控制;2012年12期

7 黎湘;范梅梅;;认知雷达及其关键技术研究进展[J];电子学报;2012年09期

8 魏轶e，

本文编号：735308