相控阵雷达及组网抗有源假目标与虚假航迹方法研究

摘要

从相控阵雷达主瓣进入的有源多假目标干扰是一种典型的精准干扰，严重威胁相控阵雷达目标检测、跟踪与识别能力；通过多干扰机协同产生的虚假航迹干扰作为另一种主瓣精准干扰，进一步影响相控阵雷达及组网对当前战场态势的判断。常规体制维度抗干扰方法通常难以应对此类干扰。如何提升相控阵雷达及组网在主瓣精准干扰背景下的目标探测能力，已成为雷达领域亟需解决的问题之一。 本文针对有源多假目标及虚假航迹干扰，分别从信号与信息处理维度进行干扰反对抗方法理论研究、数值仿真等工作，主要内容如下： 1）分析了有源多假目标及虚假航迹干扰产生机理与作用机理。重点阐述相控阵雷达及组网易受干扰的薄弱环节，提出了广义干扰函数，分析了有源多假目标干扰作用机理。为反对抗方法研究奠定基础。 2）从信号处理维度提出了有源多假目标干扰反对抗方法。实现基于ZAM域间歇采样干扰参数估计，提出了最小方差无畸变失真响应（MVDR）准则下可变参数自适应滤波器，保留目标回波分量的同时在干扰频点形成凹口。另外，提出了一种分数阶Fourier域自适应滤波方法，实现频谱弥散干扰背景下目标分量重构。 3）从信号处理维度提出了虚假航迹干扰鉴别方法。剖析了干扰机功率放大器非线性失真产生机理，基于Volterra级数推导了杂散频率分布，利用单帧数据提出了ABORT自适应检测结构下的真/假目标鉴别方法。 4）从信息处理维度提出了随机转发多假目标干扰反对抗方法。分析了帧内多假目标空间分布联合稀疏模式差异，提出了基于相位辅助的分布式压缩感知抗干扰方法。联合信息与信号处理提出了相控阵雷达网虚假航迹鉴别方法，提出了基于Dempster组合规则的雷达网多特征、多帧信息融合方法，提高真/假航迹鉴别效能。 5）从体制、信号处理与信息处理联合维度提出了转发式虚假航迹剔除方法。阐述了真实目标与转发式干扰在频率分集阵列下信号差异。提出了在MVDR约束下的检测前跟踪方法。引入运动限制，实现航迹不连续假目标的剔除。 本文利用数值仿真对上述方法进行了验证，实验结果证明了上述方法能够实现有源多假目标与虚假航迹干扰反对抗。相关研究结果有望提升雷达系统在复杂电磁环境下的目标探测能力。

目录

声明

主要缩略词对照表

主要符号说明

第一章绪 论

1.1研究工作的背景与意义

1.2相控阵雷达及组网有源干扰研究现状

1.2.1有源多假目标干扰研究现状

1.2.2虚假航迹干扰现状

1.3相控阵雷达及组网抗有源欺骗干扰研究现状

1.3.1有源欺骗干扰反对抗研究现状

1.3.2相控阵雷达网抗有源欺骗干扰现状

1.3.3有源欺骗干扰反对抗方法研究现状

1.4本文的主要内容与结构

第二章相控阵雷达及组网有源多假目标及虚假航迹干扰机理分析

2.1引言

2.2相控阵雷达及组网信号/信息处理流程

2.2.1相控阵雷达信号/信息处理流程

2.2.2相控阵雷达组网信号/信息处理流程

2.3有源多假目标干扰机理分析

2.3.1全脉冲/示样脉冲随机转发多假目标干扰

2.3.2灵巧噪声干扰

2.3.3间歇采样干扰

2.3.4频谱弥散干扰

2.3.5结论

2.4虚假航迹干扰产生及作用机理

2.4.1旁瓣假目标虚假航迹干扰产生机理

2.4.2多机协同虚假航迹干扰

2.5本章小结

第三章相控阵雷达信号处理维度抗有源多假目标干扰方法

3.1引言

3.2基于时频分析的干扰样式识别

3.2.1 FrFT域特征提取

3.2.2 ZAM域特征提取

3.2.3有源多假目标干扰样式识别算法小结

3.2.4仿真实验与结论

3.3捷变频相控阵雷达基于自适应滤波的灵巧噪声干扰抑制方法

3.4基于ZAM-MVDR自适应滤波的间歇采样干扰抑制

3.4.1干扰时序参数估计

3.4.2自适应滤波器设计

3.4.3仿真实验与结论

3.5基于高阶旋转角度下自适应滤波的SMSP干扰抑制

3.6本章小结

第四章相控阵雷达信号处理维度抗虚假航迹方法

4.1引言

4.2转发式干扰机指纹特征分析

4.2.1干扰机指纹特征产生机理分析

4.2.2干扰机功率放大器特性分析

4.2.3功率放大器特征提取

4.3旁瓣假目标特征分析

4.4.1 ABORT检测器基本原理

4.4.2干扰机指纹特征识别方法

4.4.3旁瓣假目标鉴别方法

4.5本章小结

第五章相控阵雷达及组网信息融合维度抗有源多假目标及虚假航迹干扰方法

5.1引言

5.2 基于分布式压缩感知的随机转发多假目标干扰反对抗方法

5.2.1 信号模型

5.2.2基于DCS的干扰抑制方法

5.2.3仿真实验与结论

5.3基于D-S证据理论的帧间信息融合抗虚假航迹干扰方法

5.3.1虚假航迹特征提取

5.3.2基于D-S证据理论的虚假航迹鉴别方法

5.3.3仿真实验与结论

5.4本章小结

第六章新体制阵列雷达抗虚假航迹干扰方法

6.1引言

6.2.1新体制阵列发射信号模型

6.2.2新体制阵列雷达目标回波信号模型

6.2.3新体制阵列转发式干扰信号模型

6.3.1信号模型

6.3.2 SIR-TBD抗干扰性能分析

6.3.3 FDA-MIMO-TBD联合抗干扰方法

6.3.4算法小结

6.3.5仿真实验与结论

6.4本章小结

第七章全文总结与展望

7.1本文主要工作与贡献

7.2后续工作展望

致谢

参考文献

附录

附录A：公式(3-21)推导具体过程

附录B：引理1证明

附录C：Volterra级数核函数表

攻读博士学位期间取得的成果