弹载宽带相控阵雷达高度目标检测的通道级STAP方法研究

摘要

杂波抑制以及海面上具有明显高度特征的舰船目标检测是高超声速反舰导弹制导雷达需要解决的关键问题，高分辨成像与相控阵空时自适应处理(STAP)是解决上述问题的重要途径。弹载高分辨成像以及相控阵STAP是雷达信号处理领域的研究热点，针对宽带相控阵雷达在弹载平台中的应用，研究杂波抑制、目标检测及角度测量的理论方法及其技术实现途径，具有重要的学术与实际应用价值。
　　本文针对弹载宽带高重频步进频率相控阵单脉冲雷达体制，以及高超声速大俯冲对海攻击应用背景，系统地研究了通道级STAP方法及其在杂波抑制、高度目标检测以及目标角度测量中的应用。本文的主要工作和创新点如下:
　　(1)针对弹载宽带高重频步进频率相控阵单脉冲雷达体制，以及高超声速大俯冲对海攻击应用背景，研究了海面高度目标的距离-高度耦合效应以及多普勒-高度耦合效应。对现有空时自适应处理方法难以改善静止目标检测性能的问题，指出了利用空时自适应处理方法改善静止高度目标检测性能的可行性。
　　(2)针对宽带高重频步进频率雷达二维距离-多普勒成像方式，给出了基于等距环内不模糊测速的脉冲重复周期等参数的设计方案，提出了基于杂波等距环中心径向速度的运动补偿方法。该方法能够提高运动补偿的精细性，满足每个等距环内的不模糊测速需求。
　　(3)针对弹载宽带雷达距离-多普勒二维成像的高距离分辨、低速度分辨特性，提出了在俯仰方向上进行通道级STAP的杂波抑制和高度目标检测方法。该方法在和、差通道距离-多普勒二维成像的基础上，采用自适应对消技术进行杂波抑制，并通过数字方式形成修正的和、差通道，在修正的和通道上进行目标检测。针对高度目标的移位角闪烁效应，提出了利用修正的和、差通道之间的单脉冲比值测量目标方位角度的新方法。相对于传统的STAP方法，该方法可以实现杂波抑制与传统单脉冲测角方式的兼容，且运算量小、易于弹载实现。
　　(4)通过MATLAB实验对本文所提方法的有效性进行了仿真和评估，并分析了杂波抑制性能及目标角度估计精度与信杂比、目标高度之间的关系，为弹载相控阵雷达导引头的末制导精确探测提供了重要的参考依据。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究历史与现状

1．2．1 相控阵雷达制导技术

1．2．2 杂波抑制及其相关技术

1．3 本文的研究内容与论文结构

第2章 雷达杂波抑制与角度测量

2．1 引言

2．2 雷达杂波抑制

2．2．1 运动平台雷达杂波谱空时特性

2．2．2 空时自适应基本原理

2．2．3 空时自适应处理在弹载平台上的应用

2．3 目标角度测量

2．4 本章小结

第3章 弹载相控阵高重频步进频率雷达信号模型

3．1 引言

3．2 高度目标的距离及多普勒耦合效应

3．3 相控阵雷达的天线方向图

3．3．1 相控阵天线

3．3．2 子阵发射方向图函数

3．3．3 天线发射方向图函数

3．4 子阵级信号模型

3．4．1 接收子阵以及子阵的接收方向图函数

3．4．2 子阵级目标信号模型

3．4．3 子阵级杂波信号及混合信号模型

3．5 多通道信号模型

3．5．1 和、差通道接收波束形成

3．5．2 通道级信号仿真模型

3．5．3 典型参数设计

3．6 本章小结

第4章 基于通道级STAP的杂波抑制与目标检测

4．1 引言

4．2 相控阵单脉冲雷达多通道成像信号处理

4．2．1 多普勒处理(“频”域处理)

4．2．2 步进频率脉冲压缩处理(“时”域处理)

4．3 基于自适应对消的高度目标检测(“空”域处理)

4．4 高度目标的移位角闪烁抑制及方位角度测量

4．4．1 运动目标以及高度目标的移位角闪烁效应

4．4．2 高度目标的移位角闪烁抑制及方位角度测量

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文目录

致谢