分布式天基监视雷达的高速动目标检测技术研究

发布时间：2017-09-23 10:45

  本文关键词：分布式天基监视雷达的高速动目标检测技术研究

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【摘要】：分布式天基雷达是由一组编队飞行的小卫星雷达协同工作的雷达系统,是近年来雷达科学领域中研究的热点问题之一,具有重要的应用前景。本文将MIMO雷达体制应用到分布式天基雷达中,要求各小卫星发射相互正交的波形。在此基础上,研究了分布式天基MIMO雷达动目标检测的相关问题。主要包括分布式天基雷达发射波形的设计问题、杂波特性的分析以及基于空时自适应处理(STAP)的运动目标检测方法。主要工作如下:1、首先对分布式天基雷达系统的工作原理及相关信号处理理论做了简单介绍,分析了该系统的特点及其优越性。2、针对正交波形的设计问题,结合分布式天基雷达对发射波形的要求,产生了正交的线性调频信号(LFM)以及正交的二相码-线性调频复合信号(BPC-LFM)。对于LFM信号,采用OFDM-LFM方法产生相互正交的LFM波,其模糊函数呈斜刀刃型,分辨率高,多普勒容忍性好,在天基雷达回波多普勒频率较大的情况下仍能进行匹配滤波。对于BPC-LFM信号,首先采用遗传算法生成正交的二相码序列,再与LFM信号结合产生复合信号,复合信号同时具有正交二相码和LFM信号的优点,多普勒容忍性要优于二相编码信号。3、研究了分布式天基雷达的杂波特性。通过建立天基雷达与地面散射点的几何关系,分析了地球自转对回波多普勒的影响。考虑地球自转时,引入偏航角和偏航幅度两个因子,使得回波多普勒发生了偏移。然后分析了分布式天基雷达中的距离模糊、多普勒模糊以及分布式结构带来的栅瓣杂波等问题。距离模糊和多普勒模糊与PRI选择有关,栅瓣杂波会影响目标检测性能。4、在以上内容的基础上,研究了分布式天基MIMO雷达的信号模型,对杂波的空时二维谱进行了仿真。介绍了分布式天基MIMO雷达STAP杂波抑制方法,并以信杂噪比(SCNR)损失为性能指标,分析了地球自转、杂波模糊对STAP性能的影响。全维STAP需要的运算量大,且估计杂波协方差矩阵时需要的独立同分布(IID)样本数多,最后介绍了一种基于局域联合处理法(JDL)的降维STAP算法降低了信号处理的运算成本。本文针对分布式天基MIMO雷达对发射波形的要求,设计并产生了正交性能良好的发射波形。在了解分布式天基雷达杂波特性的基础上,运用STAP方法进行目标的检测,并对其性能做了分析,采用降维STAP算法降低了系统的运算量。
【关键词】：分布式天基雷达 MIMO 波形设计 杂波 空时自适应处理
【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】：TN957.51
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状与发展方向11-12
• 1.3 论文主要研究内容12-14
• 第二章 分布式天基雷达信号理论基础14-22
• 2.1 分布式天基雷达的工作原理14-15
• 2.2 MIMO雷达基本理论15-18
• 2.2.1 MIMO雷达原理15-17
• 2.2.2 MIMO雷达信号处理17-18
• 2.3 空时自适应处理基本理论18-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 分布式天基雷达正交波形设计22-39
• 3.1 雷达波形选择22-27
• 3.1.1 常见的雷达波形22-24
• 3.1.2 模糊函数分析24-27
• 3.2 OFDM-LFM波形设计27-31
• 3.2.1 OFDM-LFM信号模型27-29
• 3.2.2 OFDM-LFM波形自相关和互相关仿真29-31
• 3.3 BPC-LFM复合波形设计31-38
• 3.3.1 BPC-LFM波形产生原理32-33
• 3.3.2 基于遗传算法的正交二相码产生33-37
• 3.3.3 复合信号相关性及模糊函数分析37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 分布式天基雷达杂波特性39-50
• 4.1 地球自转的影响39-43
• 4.2 分布式天基雷达栅瓣杂波43-45
• 4.3 距离模糊和多普勒模糊45-49
• 4.3.1 距离模糊46-48
• 4.3.2 多普勒模糊48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 分布式天基MIMO雷达的STAP动目标检测50-67
• 5.1 分布式天基雷达空时二维杂波建模与仿真50-57
• 5.1.1 分布式天基MIMO雷达杂波信号模型50-52
• 5.1.2 分布式天基MIMO雷达空时二维杂波仿真结果52-57
• 5.2 分布式天基MIMO雷达的STAP方法57-58
• 5.3 分布式天基雷达STAP性能的影响因素58-62
• 5.3.1 STAP性能指标58-59
• 5.3.2 地球自转的影响59-60
• 5.3.3 杂波距离模糊对STAP动目标检测的影响60-61
• 5.3.4 杂波多普勒模糊对STAP性能的影响61-62
• 5.3.5 角度模糊对STAP性能的影响62
• 5.4 降维STAP算法62-65
• 5.4.1 降维STAP算法模型63-64
• 5.4.2 局域联合处理法(JDL)64-65
• 5.5 本章小结65-67
• 第六章 结束语67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间取得的成果73-74

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本文编号：904837