基于多外辐射源的被动雷达目标检测算法研究

摘要

被动雷达是使用空间环境中已有的军用或民用设备发射的信号而自身不发射信号的雷达系统。被动雷达系统通常由监督通道和参考通道两部分构成，监督通道用来接收目标反射信号，参考通道则接收外辐射源的直达波信号。被动雷达系统具有反隐身，抗反辐射导弹，低空探测，以及低成本，灵活性大等诸多特点。但是，目前的被动雷达系统多基于单个外辐射源信号进行空间目标的检测、定位和追踪，而对联合多种不同的外辐射源信号进行目标探测的研究甚少。基于多个外辐射源信号的被动雷达系统能够从不同的角度对目标进行照射，这将增大空间分集增益，避免因目标反射截面积闪烁带来的检测性能下降。本文基于利用多个外辐射源信号进行探测的被动雷达系统，进行了以下研究:
　　1.在多个外辐射源信号非正交的条件下，使用单个监督通道进行目标检测。在假设监督通道里来自外辐射源的直线信号都已经被完全滤除，只有带噪的目标反射信号存在时，基于广义似然比准则，对未知的反射系数进行了极大似然估计，在噪声功率已知和未知两种条件下构造了对应的检测器。并且，在噪声功率已知的条件下对检测器性能进行了理论性能分析。通过实验发现，检测器能获得较好的检测性能和鲁棒性。
　　2.对于真实情况下监督通道里存在的直线信号，研究基于梯度自适应的格形滤波器对直线干扰信号的滤除效果。利用参考通道信号来学习监督通道里的直线信号，在工作过程中将监督通道里的直线信号消除，进而进行检测。实验显示，在外辐射源数目较小时，能够有比较好的滤波效果，但是对于多个外辐射源混合的直线信号，滤波性能将下降。
　　3.针对多个外辐射源信号联合使用时，监督通道直线信号滤波困难的问题，提出改进的信号模型。基于多个监督通道和参考通道信号的接收系统，在监督通道的接收信号模型中，将直线信号成分保留，利用广义似然比准则联合参考通道和监督通道对外辐射源信号进行估计，并对未知的反射系数进行估计，得到两种噪声功率下的检测器。并且对噪声功率已知条件下的检测器进行了理论性能分析。实验结果表明，当将直线信号视作一种强干扰，在模型中保留该成分，而不是通过滤波的方法进行消除时，所提出的检测器能够达到等价的滤波条件下很好的检测效果，并且具有更好的鲁棒性。

目录

声明

摘要

常用数学符号

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容及结构安排

第2章 信号检测与自适应滤波理论基础

2．1 引言

2．2 检测的基本理论

2．2．1 高斯白噪声中的已知信号检测

2．2．2 分集检测技术

2．3 几种常见的外辐射源信号

2．3．1 线性调频信号

2．3．2 调频信号

2．3．3 高斯最小频移键控信号

2．4 自适应滤波基础

2．4．1 维纳—霍夫方程

2．4．2 LMS算法

2．5 本章小结

第3章 基于多外源信号非正交条件下的单接收机检测器研究

3．1 引言

3．2 基于多外辐射源和单接收机系统的信号模型

3．3 基于广义似然比准则的检测器构造

3．3．1 噪声功率未知条件下的PMISOR-GLRT检测器构造

3．3．2 噪声功率已知条件下的PMISOR-GLRT检测器构造

3．4．1 PMISOR-GLRT检测器的性能分析

3．4．2 外源信号非正交条件下匹配滤波器的检测性能

3．5 网格化检测

3．6 实验仿真与性能分析

3．6．1 检测器性能与外辐射源数目的关系

3．6．2 PMISOR-GLRT与DNF检测器性能对比

3．6．3 检测器性能与参考通道信噪比关系

3．6．4 检测器对预定位的影响

3．7 本章小结

第4章 基于梯度自适应格型滤波器的直线信号滤除方法分析

4．1 引言

4．2 梯度自适应格形滤波器简介

4．3 GAL滤波器仿真实验

4．4 本章小结

第5章 基于强直达波干扰下的被动雷达检测算法研究

5．1 引言

5．2 基于广义似然比准则的强直达波干扰下的检测器构造

5．2．1 联合监督通道与参考通道信号的假设检验模型

5．2．2 联合参考通道和监督通道信号的检测器构造

5．2．3 噪声功率已知条件下SR-GLRT检测器的性能分析

5．3 仿真实验分析

5．3．1 监督通道数量对检测性能的影响

5．3．2 参考通道信号的信噪比对检测性能的影响

5．3．3 监督通道里直线信号的信噪比对检测性能的影响

5．3．4 与不同滤波效果下的Stephen-GLRT检测器比较

5．3．5 LFM信号FM信号GMSK信号联合检测效果

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 全文内容总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果