空时二维自适应信号处理方法性能研究

摘要

杂波抑制是机载预警雷达下视工作时的关键问题。除了采用低副瓣天线、偏置天线相位中心(DPCA)等传统杂波抑制技术，能够有效提高机载相控阵雷达地杂波抑制能力和动目标性能地空时二维自适应处理(STAP)受到了广泛关注。STAP的研究始于1973年，至今有20多年的历史。最初提出的是使用全部空域和时域进行处理的全时空的最优算法的计算量和实现的复杂度令人们难以接受，并且难以获得估计协方差矩阵所需的足够的样本数，后来的研究重点就转移到了降维处理算法上。人们在降维算法的研究上做了大量的工作，提出了很多种方法，也发表了大量的文章。 1996年，王宏等人提出了一种只采用两个空域自由度的降维方法，这两个空域通道是通常天线系统都具备的和、差波束支路，称为∑△-STAP方法。人们对这种特殊的空时二维处理感兴趣的原因是无论相控阵天线系统还是反射面天线系统，天线工程师都可以设计出性能很好的和、差波束。王宏等人的研究显示∑△-STAP方法在一些情况下具有很好的杂波抑制性能，也有其它很多优点。但另一方面，它也存在很多局限性，在许多情况下性能并不理想。 本文首先介绍了固定降维方法的基础原理。在此基础上，讨论了几种多普勒域的降维方法，其中包括多普勒局域化的∑△—STAP方法-∑△-EFA方法和∑△-WARD方法。理论研究和仿真研究表明∑△-EFA方法和∑△-WARD方法在理想情况下具有令人满意的杂波抑制能力和改善因子。但是，在实际应用的非理想环境中∑△-EFA方法和∑△-WARD方法的性能会出现严重下降。所以在后续章节里讨论一些非理想条件对∑△-WARD方法性能的影响。这些因素包括和差波束的特性、阵元和通道的误差、不同的脉冲重复频率(PRF)。最后通过仿真实验验证了文中所提方法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1研究背景及其意义

1.2研究历史和现状

1.3本文的研究内容

第二章机载雷达杂波特性

2.1引言

2.2二维杂波数学模型

2.3二维杂波谱

2.4杂波协方差矩阵

2.4.1距离模糊的影响

2.4.2误差的影响

2.4.3杂波起伏的影响

2.4.4载机偏航的影响

2.5特征谱

2.6本章小结

第三章多普勒域降维处理

3.1引言

3.2降维处理原理

3.3空时自适应处理涉及的有关问题

3.3.1运算量

3.3.2采样率

3.3.3误差影响

3.3.4环境因素的影响

3.4几种降维方法

3.4.1 mDT降维方法(FA和EFA方法)

3.4.2 WARD滑窗法

3.5 mDT方法和WARD方法在理想条件下的性能

3.5.1改善因子的比较

3.5.2二维响应的比较

3.5.3杂波谱的比较

3.6本章小结

第四章和差波束的Σ△-STAP方法

4.1引言

4.2 Σ△-EFA方法

4.3 Σ△-WARD方法

4.4 Σ△-STAP的局限性

4.4.1和差波束特性的影响

4.4.2幅相误差的影响

4.4.3重复频率的影响

4.5Σ△-STAP的性能分析

4.5.1改善因子的比较

4.5.2距离多普勒的比较

4.6本章小结

第五章工作总结与展望

5.1本文工作总结

5.2课题展望

致谢

参考文献

作者在硕士期间参加的课题和发表的论文