基于STAP的机载雷达运动目标检测和成像技术研究

摘要

机载雷达运动目标检测和成像技术在军事和民用领域具有重要的意义，而空时自适应处理(STAP)是最具潜力的运动目标检测技术。论文系统地研究了空时自适应处理技术，在研究STAP前导理论和基本理论的基础上，进一步研究了STAP在合成孔径雷达系统(SAR)和双基雷达系统中的应用。论文既包含与实际应用密切联系的工程实现研究，又包含当前的热点问题预新研究，并以STAP技术为线索构成紧密相连的整体。 论文建立了机载雷达空时自适应处理中空时目标和杂波信号模型，在波束形成器和多普勒滤波器的基础上，构造了空时二维自适应处理器。以协方差矩阵抽头为工具研究了通道失配和杂波内部运动等实际因素对空时自适应处理器性能的影响。 论文针对SAR系统的独有特性，研究了STAP技术在SAR系统中的应用。构造了SAR系统运动目标检测的STAP处理器，研究了多通道SAR杂波抑制的时域和频域实现算法。并对杂波抑制后续的目标运动参数估计和聚焦成像等问题进行了探讨，研究了利用WVD估计运动目标多普勒频率历史和相位历史，进而对其聚焦成像的方法。 论文对单基雷达和双基雷达杂波特性进行对比研究，分析了杂波非平稳特性对空时自适应处理器性能的消极影响。对现有的双基雷达杂波非平稳特性的消除方法进行分析、比较和改进研究，提出了基于曲线配准的杂波非平稳特性消除的简化算法，为STAP理论在双基雷达系统中的应用进行了预新研究。 综上所述，本论文对STAP技术在SAR和双基雷达系统中的应用做了一定的研究。这些研究课题还有很多问题值得探讨，本文的工作仅仅是一个尝试，还有待进一步深入。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1研究背景和意义

1.2国内外的研究进展

1.3论文的主要内容

1.4论文的主要贡献

第二章波束形成器和多普勒滤波器

2.1波束形成器

2.1.1最优波束形成器

2.1.2干扰抑制性能仿真

2.2多普勒滤波器

2.3一维自适应处理

2.4小结

第三章空时自适应处理

3.1空时信号模型

3.1.1杂波块回波信号

3.1.2运动目标的回波信号

3.2杂波协方差矩阵和功率谱特性

3.2.1地面杂波

3.2.2人为干扰

3.2.3噪声

3.3最优空时自适应处理器

3.4影响STAP性能的实际因素

3.4.1通道失配

3.4.2杂波内部运动

3.4.3阵列偏航

3.5小结

第四章STAP在合成孔径雷达中的应用

4.1合成孔径雷达简介

4.1.1合成孔径原理

4.1.2合成孔径雷达的成像算法

4.2目标运动对SAR成像的影响

4.2.1距离向图像模糊

4.2.2方位散焦

4.2.3方位偏移

4.3 STAP在SAR中的应用

4.3.1回波信号模型

4.3.2杂波统计特性

4.3.3空时杂波抑制的时域实现

4.3.4空时杂波抑制多普勒域实现

4.4运动目标的聚焦成像

4.4.1 WVD时频分析

4.4.2 STAP与WVD联合处理

4.5仿真

4.6小结

第五章STAP在双基雷达中的应用

5.1双基雷达STAP最优处理器

5.2双基雷达距离特性

5.3单基雷达和双基雷达杂波特性比较

5.3.1单基雷达杂波特性

5.3.2双基雷达杂波特性

5.4双基雷达杂波特性对STAP性能的影响

5.5双基雷达杂波非平稳特性的消除方法

5.5.1多普勒补偿

5.5.2角度多普勒补偿

5.5.3自适应角度多普勒补偿

5.5.4曲线配准补偿

5.5.5仿真验证

5.6小结

第六章： 结束语

参考文献

作者攻读博士学位期间发表的论文

致谢