利用机会照射源的无源分布式孔径雷达成像方法研究

摘要

近年来，利用机会照射源对目标进行探测或成像成为现代新体制雷达的研究热点。广播信号、电视信号、移动通讯信号、卫星导航信号和无线网络信号等都属于机会照射源。随着社会发展，这些机会照射源数目大大增加，尤其是在城市及其周边地区，机会照射源分布更为密集，促进了利用机会照射源的雷达探测技术的发展。分布式孔径配置中，各发射单元和接收单元的分布任意，阵元间距可以是波长的百倍或千倍。利用机会照射源的无源分布式孔径雷达具有以下几个突出特点：（1）不需要专用发射设备，接收单元结构简单，成本低；（2）系统可快速配置；（3）观测角度具有多样性，可获得良好的角度分辨能力。结合发射波形的多样性，可利用空域、时域、波形三个自由度的信息获得良好的探测能力；（4）具有良好的电子对抗性。 无源雷达探测中，照射源的位置和波形等信息一般均未知，现有的利用机会照射源的无源雷达探测研究为获得最佳匹配接收所需的发射波形信息，普遍需要设置辅助接收通道或专用接收机，用于接收来自机会照射源的直达波信号，或由接收信号估计发射信号波形。研究不需要获取发射波形的探测和成像方法，无论是对于降低系统复杂性还是增强方法的实用性均具有实际意义。另一方面，在建筑物较多的城市及其周边地区，信号传播不再符合自由空间的传播模式，需要考虑建立符合实际环境散射特性的回波模型，并探讨多径效应对探测或成像的影响，包括利用多径散射增强目标探测性能的可能性。 基于上述考虑，本文研究利用机会照射源的无源分布式孔径雷达成像方法。第一章回顾了无源雷达的发展现状，给出了本文的研究背景。第二章首先从物理波方程的角度探讨了适用于任意散射环境的回波模型的建立。然后针对无源分布式孔径无源探测，探讨了无需发射源信息的无源回波模型的建立。具体考虑了非合作和合作机会照射源两种情况。非合作时，照射源位置、发射波形、数目等信息均未知。合作情况下，假设照射源位置信息已知。第三章利用给出的无源回波模型，探讨了无源分布式孔径雷达的成像方法。将成像问题描述为空间可分辨的二元假设检验，依据最大信噪比准则设计检测器，确定检验统计量。最终目标区域图像由空间可分辨的检验统计量构成。给出了自由空间和多径散射环境中，利用非合作机会照射源和合作机会照射源对点目标成像的最佳检测匹配模板。第四章中通过点扩散函数详细分析了该成像方法的性能，剖析了照射源和接收单元数目、照射源波形、以及多径散射等因素对成像性能的影响。第五章中，通过设置不同仿真场景，对基于二元假设检验的无源分布式孔径雷达成像方法的性能进行了全面的验证。最后第六章对全文工作进行了总结。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、注释表

声明

第一章 绪 论

第二章 无源分布式孔径探测回波模型的建立

第三章 基于空间可分辨的二元假设检验的成像方法

第四章 成像性能分析

第五章 成像仿真验证

第六章 结束语

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文