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题目:导引头雷达和差波束空时 自适应处理技术研究

关键词:雷达导引头、空时自适应处理、和差波束、非均匀杂波、广义似然比检验、低秩矩阵恢复、主成分分析

  摘要



空时自适应处理(STAP)是运动平台雷达杂波与干扰抑制的最佳处理方法。弹载导引头雷达检测海面运动目标时,由于海杂波谱的扩展和敌方干扰的影响,慢速运动目标回波很容易淹没在海杂波及干扰中,此时导引头雷达的检测性能将严重下降。本文针对弹载平台应用特点,开展导引头雷达和差波束空时自适应处理(ΣΔ-STAP)技术的应用研究,内容包括弹载导引头雷达海杂波谱的空时二维特性分析,实现有效抑制海杂波、箔条干扰、阻塞干扰的ΣΔ-STAP处理算法,非均匀环境下的ΣΔ-STAP实现技术,以及弹载平台ΣΔ-STAP检测器设计。主要工作概括如下:

(1)研究了高速弹载平台下,单脉冲体制导引头雷达的海杂波及干扰仿真技术,结合导引头雷达和差波束天线方向性图模型、平台运动特性及雷达前视工作特点、以及典型海杂波统计建模方法,给出了较为完整的弹载导引头雷达海杂波及典型干扰的仿真方法。在此基础上,分析了不同应用条件下海杂波及干扰的空时二维谱分布特性及其特征谱。

(2)针对典型的弹载平台运动参数及导引头雷达系统参数,仿真分析了采样矩阵求逆(SMI)和多普勒滤波后的空时联合处理(mDT)算法对海杂波及干扰的抑制性能。结果表明这两种ΣΔ-STAP算法能够有效地抑制海杂波、阻塞干扰及箔条干扰,改善输出信杂(干)比,提高弹载导引头雷达的检测性能。

(3)针对同时存在海杂波和箔条干扰的非均匀STAP问题,推导出基于Pareto分布的广义似然比(PBGLRT)检测器,提出了一种混合非均匀ΣΔ-STAP算法。该算法结合了功率选择训练及两步子空间投影处理,可较好解决同时存在海杂波和箔条干扰时的非均匀STAP问题,仿真结果验证了混合非均匀ΣΔ-STAP算法及PBGLRT的有效性。

(4)针对传统STAP滤波后的杂波剩余问题,分析了滤波输出距离多普勒数据矩阵的特征值分布及其低秩特性。结合鲁棒主成分分析(RPCA)技术,提出了一种基于低秩矩阵恢复处理的ΣΔ-STAP检测器。与归一化自适应匹配滤波(NAMF)检测器相比,可提供更优异的慢速运动目标检测性能,同时有效降低虚警概率,并在低信杂比情况下保持好的鲁棒性。