机载雷达杂波与干扰抑制问题中STAP技术研究

发布时间：2017-09-01 11:02

  本文关键词：机载雷达杂波与干扰抑制问题中STAP技术研究

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【摘要】：相较于机械扫描雷达,相控阵雷达的灵活性大大提高。然而,机载雷达在接收目标回波信号的同时,通常会不可避免受到较强的地物回波影响。此外,在现代战场环境中,机载雷达还面临复杂的电磁干扰的威胁。虽然适用于阵列天线的超低副瓣技术能有效抑制副瓣杂波和副瓣干扰,却难以抑制主瓣杂波和主瓣干扰,同时超低副瓣天线在实际工程中实现困难。因此,开展杂波与干扰抑制的信号处理技术研究对提高机载雷达的目标检测性能意义重大。空时自适应处理(STAP)是改善机载雷达目标检测性能的一项关键技术,可有效抑制杂波和干扰。针对地杂波和干扰在机载情况下的分布特性,STAP技术利用雷达提供的空域和时域自由度对回波数据进行联合处理,能够在空时二维平面内自适应地形成与杂波和干扰相匹配的凹口,从而实现对杂波和干扰的抑制,提高雷达对运动目标的检测能力。理论上,全维STAP具有最优的杂波干扰抑制性能,但由于受到运算量和训练样本数目的限制,其在实际中无法实施;另外,机载雷达面临日益复杂的电磁环境,不仅有强的杂波信号,同时也包括各种形式的干扰信号,这些有意或无意干扰降低了机载雷达的目标检测概率、影响其参数估计性能;受目前工艺水平影响,各个接收阵元之间的幅相特性常常存在不一致性,雷达系统中存在的阵元误差对基于STAP的运动目标参数估计和定位性能造成损失。针对这些问题,本文从降维处理、干扰抑制以及阵元幅相误差估计三个方面开展研究,内容具体如下:(1)降维STAP技术研究。针对限制全维STAP工程应用的运算量巨大以及训练样本需求过多问题,开展降维空时自适应技术研究。本文首先分析了几种采用固定降维结构和降秩结构的STAP技术,但其性能受系统自由度及杂波子空间的秩等因素制约。本文提出了一种级联自适应降维的STAP处理方法,该方法将大的天线阵面分成若干子阵,在每个子阵内部先采用扩展因子法降维处理,然后级联局域化处理方法作为第二级STAP。仿真实验表明该方法在副瓣杂波区以及近主瓣杂波区均能够取得较好的杂波抑制性能。(2)机载雷达中的抗干扰问题研究。针对机载雷达工作中的出现的两种干扰,即有源压制式干扰、单频连续波干扰,本文对其开展了研究。首先建立了这两种干扰的信号模型,然后分析了它们的干扰特性,最后针对这两种干扰分别提出空域阵列自适应波束形成、频域陷波的抑制方法。仿真实验证明所提方法可以显著提高机载雷达在干扰环境中的目标检测性能。(3)机载雷达阵元幅相误差估计技术研究。机载雷达的阵元幅相误差会影响运动目标的参数估计与定位性能,针对上述问题,本文提出了一种基于矩阵1范数的阵元误差估计方法,该方法利用实际接收的杂波数据与雷达构型参数实现对阵元幅相误差的估计。首先建立带有阵元误差的杂波信号模型,在此基础上构建杂波导向矢量模版库并采用优化方法估计杂波复幅度,利用重构的杂波信号拟合实测数据建立优化问题,最终求解阵列误差。仿真实验证明了该方法具有良好的参数估计性能。
【关键词】：机载雷达 杂波抑制 空时自适应处理 幅相误差校正 抗干扰
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V243.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.2 研究历史与现状16-17
• 1.3 本文的研究内容17-19
• 第二章 机载雷达杂波信号模型及抑制技术19-39
• 2.1 引言19
• 2.2 机载雷达杂波模型19-21
• 2.2.1 发射信号模型20
• 2.2.2 接收信号模型20-21
• 2.3 机载雷达杂波谱分析21-27
• 2.3.1 杂波距离多普勒谱21-25
• 2.3.2 杂波角度多普勒谱25-27
• 2.4 杂波抑制技术27-37
• 2.4.1 先MTI后MTD处理28
• 2.4.2 最优STAP28-30
• 2.4.3 仿真实验30-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第三章 降维STAP技术39-57
• 3.1 引言39
• 3.2 降维/降秩STAP技术39-46
• 3.2.1 FA/EFA方法40-42
• 3.2.2 JDL方法42-44
• 3.2.3 降秩方法44-46
• 3.3 两级STAP技术46-48
• 3.4 仿真实验48-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第四章 机载雷达抗干扰处理57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 有源压制式干扰及其抑制57-62
• 4.2.1 有源压制式干扰工作机理57-59
• 4.2.2 空域干扰抑制处理59-61
• 4.2.3 仿真实验61-62
• 4.3 单频连续波干扰及其抑制62-66
• 4.3.1 单频连续波干扰信号模型63-64
• 4.3.2 单频连续波干扰抑制64-65
• 4.3.3 仿真实验65-66
• 4.4 本章小结66-69
• 第五章 阵列幅相误差估计技术69-77
• 5.1 引言69
• 5.2 阵元误差信号模型69-71
• 5.3 算法介绍71-74
• 5.4 仿真实验74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 作者简介85-86

【参考文献】

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本文编号：771684