機(jī)載雷達(dá)雜波抑制與目標(biāo)檢測算法研究.docx

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1、機(jī)載雷達(dá)雜波抑制與目標(biāo)檢測算法研究機(jī)載雷達(dá)對地、海探測時面臨著復(fù)雜的雜波環(huán)境,空時自適應(yīng)處理(STAP)技術(shù)通過聯(lián)合空時二維自由度可以有效地抑制雜波,提高動目標(biāo)檢測性能?？紤]到實際中機(jī)載雷達(dá)接收的回波數(shù)據(jù)通常是非均勻的,本文圍繞非均勻環(huán)境下的STAP技術(shù)和自適應(yīng)檢測方法展開研究,并進(jìn)一步討論了STAP在MIMO雷達(dá)和稀疏陣列中的相關(guān)應(yīng)用,主要工作和貢獻(xiàn)為:(1)分析了機(jī)載雷達(dá)的海雜波建模方案機(jī)載平臺由于運動導(dǎo)致雜波能量在空域和時域中擴(kuò)散,加之海雜波的物理機(jī)理復(fù)雜,非高斯、非平穩(wěn)性顯著,對機(jī)載雷達(dá)下的海雜波建模是信號處理算法研究的基礎(chǔ)。本

2、文采用積分法對機(jī)載運動平臺雜波回波進(jìn)行建模,分析了雜波單元上的散射機(jī)理。從統(tǒng)計角度入手研究了海雜波的幅度分布特性,討論了幾種適用于不同雷達(dá)分辨率和海況的幅度分布模型,對比研究了不同參數(shù)下各自的幅度統(tǒng)計圖。結(jié)合實測海雜波數(shù)據(jù),介紹了幾種海雜波分布參數(shù)的估計方法,比較了不同分布模型的擬合性能。(2)研究了機(jī)載雷達(dá)非均勻雜波中的STAP算法當(dāng)機(jī)載雷達(dá)面臨的雜波環(huán)境非均勻時,STAP所需的獨立同分布樣本數(shù)有限,雜波協(xié)方差矩陣(CCM)難以準(zhǔn)確估計。對此,給出了三種小樣本下的雜波協(xié)方差矩陣估計方法,在樣本數(shù)較少的情況下具有較準(zhǔn)確的估計精度。在介紹

3、STAP基本原理的基礎(chǔ)上,討論了幾種常用的降維STAP方法選擇輔助通道的方式,但往往這種固定的通道選擇法不是最優(yōu)方案。為了自適應(yīng)地選擇降維通道,本文通過對變換域的輸出信雜噪比(SCNR)進(jìn)行數(shù)學(xué)分解,提出一種根據(jù)角度-多普勒相關(guān)系數(shù)大小選擇輔助通道的降維STAP方法,并將其拓展到保留全空域自由度的情況,通過理論仿真和實測數(shù)據(jù)處理驗證了所提算法的有效性。(3)研究了海雜波中知識輔助的自適應(yīng)檢測算法STAP的最終目的是檢測目標(biāo),空時自適應(yīng)檢測實現(xiàn)了雜波抑制與目標(biāo)檢測的結(jié)合,針對采用復(fù)合高斯模型的海雜波背景,研究了紋理分量服從雙參數(shù)逆高斯分布

4、時點目標(biāo)和距離拓展目標(biāo)的廣義似然比檢測器(GLRT),提出根據(jù)紋理分量和散斑分量的先驗?zāi)Ｐ?基于知識的協(xié)方差矩陣估計方法,比較了采用不同自適應(yīng)檢測器的檢測性能。當(dāng)機(jī)載平臺運動時,利用雜波協(xié)方差矩陣的低秩特性估計出雜波基的幅度參數(shù)和噪聲功率,提出了僅采用待檢測單元回波數(shù)據(jù)的動目標(biāo)GLRT檢測器,在樣本數(shù)較少時相比于傳統(tǒng)需要訓(xùn)練樣本的GLRT檢測器具有更好的檢測性能。(4)研究了機(jī)載MIMO雷達(dá)的STAP處理問題針對MIMO雷達(dá)在機(jī)載平臺中的應(yīng)用,研究了發(fā)射頻分線性調(diào)頻(FDLFM)信號時距離像旁瓣的抑制技術(shù),提出一種對陣列的綜合接收信號進(jìn)

5、行譜修正并在頻域加窗的旁瓣抑制方法。當(dāng)FD-MIMO雷達(dá)各發(fā)射信號間的頻率間隔增大時,信號處理需要考慮寬帶效應(yīng)的影響,本文給出了頻率分集信號的模型以及機(jī)載平臺下的雜波秩估計公式,研究了雜波抑制中由頻率間隔增大引起的多普勒頻率偏移補償方法,有效地改善了高速目標(biāo)的檢測性能。根據(jù)MIMO雷達(dá)的三維級聯(lián)結(jié)構(gòu)特性,提出一種自由聯(lián)合各級信號數(shù)據(jù),并在每一級處理時靈活搭配不同濾波器的信號處理框架,比較了幾類典型方法的計算量和雜波抑制性能。(5)研究了非均勻陣列和脈沖的稀疏STAP算法除了MIMO雷達(dá)之外,特殊結(jié)構(gòu)的稀疏陣列同樣能夠?qū)崿F(xiàn)空域自由度的擴(kuò)展

6、。本文首先介紹了嵌套陣列的信號模型,對比了幾種常見稀疏陣列的布陣方式,隨后將嵌套陣的概念引入到機(jī)載雷達(dá)天線脈沖的布置問題中,通過一定準(zhǔn)則布置天線位置和脈沖發(fā)射時間,使得空時聯(lián)合采樣位置的子集滿足嵌套陣的采樣形式,再利用雜波協(xié)方差矩陣的結(jié)構(gòu)特性對其進(jìn)行重構(gòu),實現(xiàn)了空時分辨率的顯著提高。此外,針對采用均勻線陣和發(fā)射連續(xù)脈沖的機(jī)載雷達(dá),提出一種從回波數(shù)據(jù)中選擇滿足嵌套陣采樣位置的天線脈沖對,估計出壓縮的雜波協(xié)方差矩陣,在此基礎(chǔ)上增加雜波抑制能力較強的天線脈沖對的方法,相比于已有算法具有更小的計算量和更好的天線脈沖選擇策略。