【摘要】：多径效应是制约雷达低空探测性能的主要因素之一,不同路径的回波叠加后导致幅度产生强烈起伏,甚至发生深度衰落,使得雷达在较低的信噪比情况下对目标进行检测。本文围绕低空目标检测问题,研究了频率分集阵列(FDA)雷达的低空目标探测性能,并在FPGA中实现了频率分集阵列低空目标检测器与恒虚警概率(CFAR)检测模块。本文主要包含以下四部分:1、建立雷达低空探测时的多径传播模型,通过研究多径信号叠加后的信号幅度变化,分析了多径传播对目标检测的影响;分析了相控阵的波束特性以及雷达对低空目标探测时的主瓣分裂现象,并分析了多径效应对分布式MIMO雷达与相控阵雷达检测性能的影响。2、研究了FDA波束扫描特性以及波束指向控制。与传统相控阵不同,FDA不使用移相器和延时线结构,通过在不同阵元发射信号间引入一个频率差,使得确定时刻下波束指向与径向距离和频率差相关;通过引入等效视角的概念,研究了等效视角与频率差的关系,给出了为使得波束照射到目标,频率差需要满足的条件,并给出了具体计算表达式。3、研究了FDA对低空目标探测的性能。通过建立FDA低空探测时的回波模型,得到了观测矩阵的表达式;采用广义似然比检验(GLRT)方法,研究了常规脉冲、OFDM、线性调频三种信号波形应用于FDA时需满足的条件,通过数值仿真得到三种不同波形下频率分集阵列对低空目标的检测性能。仿真结果表明,FDA能利用波束指向与距离-角度的关系抑制反射回波;在LFM-FDA体制下,对接收信号进行匹配滤波不仅能够获得处理增益,而且由频率差引入的多普勒失配使得匹配滤波处理得到一种接近于正交的性质,使得LFM-FDA同时拥有了OFDM和LFM的优点,但LFM-FDA下频率差对脉冲持续时间的限制小,LFM-FDA可以增大脉冲持续时间以满足条件,获得比OFDM更高的处理增益,更有利于目标检测。4、实现了FDA低空目标检测器与二维CFAR检测模块。基于FDA低空目标检测统计量的表达式,设计并在FPGA中实现了该检测器,包含矩阵乘法和求矩阵行列式两个模块。通过仿真统计了该检测器在几个不同信噪比下的检测概率,并通过抓取FPGA内部信号验证了该检测器的正确性。基于低空目标探测雷达项目背景,设计并在FPAG中实现了二维CFAR检测模块,该模块联合其它信号处理模块可实现对低空目标的正确检测。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN958.92
【参考文献】
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