數(shù)字陣列雷達機動目標跟蹤技術研究.pdf

1、相比于相控陣雷達系統(tǒng)，數(shù)字陣列雷達作為一種更新體制的雷達系統(tǒng)，因其全數(shù)字處理所帶來的靈活性，擁有更大的動態(tài)范圍，能夠更好地對強雜波環(huán)境下小目標進行檢測;利用收發(fā)波束的數(shù)字波束形成（Digital Beamforming，DBF），實現(xiàn)更低副瓣的天線波束性能，得到更優(yōu)的系統(tǒng)檢測與跟蹤能力。因此，數(shù)字陣列雷達正受到國內(nèi)外越來越多研究學者的關注。
　　本文從數(shù)字陣列雷達的研究出發(fā)，為提高雷達系統(tǒng)的作用距離及跟蹤精度，在現(xiàn)有典型的作戰(zhàn)場景

2、中，利用經(jīng)典的雷達信號處理、跟蹤理論及捷聯(lián)解耦方法，對數(shù)字陣列雷達中的機動目標跟蹤技術進行了深入地研究。主要的研究工作如下:
　　1.針對數(shù)字陣列雷達的速度跟蹤環(huán)路，提出了帶有環(huán)路濾波的叉積自動頻率速度跟蹤環(huán)路設計方法(Cross Product Automatic Frequency Control with Loop Filter，CPAFCLF)，實現(xiàn)了對鑒頻誤差的閉環(huán)控制，加快了速度跟蹤誤差的收斂速度。幾種不同信噪比（Si

3、gnal-to-Noise Ratio，SNR）場景下的仿真實驗，說明該方法具有良好的信噪比動態(tài)范圍。
　　2.研究數(shù)字陣列雷達的距離跟蹤算法時，針對經(jīng)典的“當前”統(tǒng)計模型中目標機動頻率與加速度極限值無法準確預設的問題，聯(lián)合CPAFCLF算法，提出了帶有速度預測的自適應“當前”統(tǒng)計模型距離跟蹤算法(Adaptive“Current”Statistical Model with Velocity Prediction，ACSMVP)

4、，實現(xiàn)了過程噪聲協(xié)方差矩陣的自適應計算。接著，提出了基于Sage-Husa帶有速度預測的自適應“當前”統(tǒng)計模型距離跟蹤算法(Sage-Husa-based ACSMVP，SH-ACSMVP)，提升了距離跟蹤的性能。典型跟蹤場景的仿真表明，SH-ACSMVP算法的距離跟蹤性能更優(yōu)。
　　3.高脈沖重復頻率脈沖多普勒體制數(shù)字陣列雷達中的“距離遮擋”效應，降低了雷達系統(tǒng)對目標跟蹤的穩(wěn)定性。為此，設計了一種新的波形選擇策略。此策略利用提出

5、的脈沖重復頻率選擇準則，離線計算得到距離對應脈沖重復頻率的波形查找表。再通過距離預測值，從波形查找表中選擇波形，作為下個相參處理間隔(Coherent Processing Interval，CPI)的發(fā)射波形，實現(xiàn)后續(xù)跟蹤階段的抗距離遮擋。仿真結果表明了此波形選擇策略的正確性及有效性。
　　4.角度跟蹤環(huán)路是數(shù)字陣列雷達中最重要的跟蹤環(huán)路，是決定雷達系統(tǒng)能否穩(wěn)定跟蹤目標的關鍵。本文提出了恒定系數(shù)角度跟蹤環(huán)路濾波設計方法(Cons

6、tant Coefficient Angle Tracking Loop Filter，CCATLF)，提升了角度跟蹤性能。其次，提出了兩種基于拐點檢測的角度跟蹤環(huán)路設計方法。針對數(shù)字陣列雷達系統(tǒng)中的角度跟蹤環(huán)路在跟蹤初期跟蹤誤差收斂速度慢，跟蹤末期存在跟蹤誤差發(fā)散的兩個問題，提出了自適應角度跟蹤環(huán)路濾波設計方法(Adaptive Angle Tracking Loop Filter，AATLF)。接著，理論推導了AATLF算法得到的角

7、跟蹤誤差方差與角度跟蹤通道信號SNR之間的關系公式，并證明了所設計角度跟蹤環(huán)路的穩(wěn)定性與等效環(huán)路噪聲帶寬的大小無關。仿真結果表明，AATLF方法不僅應用場景最廣，也是其中性能最好的角度跟蹤方法。
　　5.對于彈載或機載應用的數(shù)字陣列雷達，雷達平臺的姿態(tài)擾動會嚴重干擾數(shù)字陣列雷達中天線陣面的波束指向，造成雷達系統(tǒng)對目標角度跟蹤的穩(wěn)定性下降。受本文角度跟蹤環(huán)路設計方法的啟發(fā)，聯(lián)合典型的捷聯(lián)解耦算法(Strapdown Decoupli