米波雷達(dá)低仰角目標(biāo)測(cè)角建模與處理方法研究.pdf

1、低仰角目標(biāo)角度測(cè)量是目前米波雷達(dá)技術(shù)面臨的重要難題之一。米波雷達(dá)由于具有反隱身能力而在現(xiàn)代雷達(dá)中占有越來(lái)越重要的地位。米波雷達(dá)之所以在反隱身方面具有優(yōu)勢(shì)，是因?yàn)槊撞úㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)，一般的吸波涂層、吸波材料、阻抗加載等反隱身技術(shù)對(duì)其作用效果不大。但也正是由于米波波長(zhǎng)特點(diǎn)，使得米波雷達(dá)無(wú)法形成較窄的雷達(dá)波束，仰角分辨率較低，特別是在低仰角工作時(shí)，天線波束中的一部分照射到地面，由于地面反射路徑影響，造成接收天線處目標(biāo)直達(dá)波信號(hào)與反射波信號(hào)相互干擾作

2、用，引起信號(hào)振幅與相位的變化，從而導(dǎo)致仰角誤差很大，嚴(yán)重影響了米波雷達(dá)高度測(cè)量結(jié)果，這已經(jīng)難以滿足對(duì)現(xiàn)代雷達(dá)的需求。因此，如何克服地面反射路徑對(duì)米波雷達(dá)低仰角測(cè)量的影響，完成目標(biāo)高度的正常測(cè)量，已成為雷達(dá)界急需解決的問(wèn)題之一。
　　本文以實(shí)際環(huán)境與實(shí)錄數(shù)據(jù)為分析依據(jù)，仔細(xì)研究了給定場(chǎng)合下的地面反射路徑效應(yīng)成因及其變化，并在此基礎(chǔ)上提出了基于球面反射與目標(biāo)多散射中心假設(shè)的反射路徑效應(yīng)模型。該模型解釋并驗(yàn)證了地面反射路徑效應(yīng)的成因及其

3、分布特征。進(jìn)而利用該分布特征提出了與之相適應(yīng)的處理方法，為消除或抑制地面反射路徑效應(yīng)探索出了一個(gè)技術(shù)解決途徑，即該方法的核心處理算法可以直接利用成熟的超分辨分析技術(shù)，確保了算法的可信性與可靠性。
　　實(shí)錄數(shù)據(jù)處理分析表明，米波雷達(dá)低仰角目標(biāo)測(cè)角時(shí)產(chǎn)生的地面反射路徑效應(yīng)可以用動(dòng)-靜兩種模態(tài)來(lái)表征：（1）靜態(tài)——取決于雷達(dá)架設(shè)地點(diǎn)的地理環(huán)境，與目標(biāo)距離、高度基本無(wú)關(guān)。（2）動(dòng)態(tài)——取決于目標(biāo)類型與姿態(tài)變化。這兩種模態(tài)對(duì)觀測(cè)結(jié)果的作用可

4、用三種觀測(cè)區(qū)域來(lái)描述，即觀測(cè)值可信區(qū)、不可信區(qū)與模糊區(qū)。而這三個(gè)區(qū)域又為實(shí)際觀測(cè)是否為真值提供了判別依據(jù)。此外，分析還發(fā)現(xiàn)，地面反射路徑效應(yīng)不能視為等效平面波特性，而是在（-90°~90°）俯仰角區(qū)間上呈多峰狀分布，其峰的位置與個(gè)數(shù)動(dòng)態(tài)變化。
　　因米波雷達(dá)波長(zhǎng)與目標(biāo)尺寸相當(dāng)，即目標(biāo)的散射特性呈振蕩分布且隨其姿態(tài)的變化而變化。為降低分析難度，本文對(duì)目標(biāo)散射特性作了簡(jiǎn)化處理，即將其看成為一組目標(biāo)瞬態(tài)振蕩峰值所在位置作為散射中心點(diǎn)的空

5、間離散分布多散射中心——目標(biāo)多散射中心假設(shè)，目標(biāo)地面反射回波是由這些多散射中心對(duì)應(yīng)的反射路徑產(chǎn)生。為了能夠盡量真實(shí)地描述地面反射路徑效應(yīng)，目標(biāo)-地面-雷達(dá)的途經(jīng)路徑則加入了地球曲率的影響。在此基礎(chǔ)上建立了基于目標(biāo)多散射中心的地面反射路徑模型。盡管建模過(guò)程中對(duì)目標(biāo)散射特性作了簡(jiǎn)化處理，但模型仿真結(jié)果還是很好地解釋與驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中所涉及到的現(xiàn)象成因。這也就為后續(xù)測(cè)角問(wèn)題的解決提供了技術(shù)途徑。
　　針對(duì)目標(biāo)回波的多峰分布特性，本文

6、提出了一種簡(jiǎn)化峰為“類平面波”的搜索與對(duì)消DOA處理方法，使得成熟且廣泛應(yīng)用的超分辨技術(shù)得以應(yīng)用，成為該方法的核心算法。據(jù)此設(shè)計(jì)出目標(biāo)測(cè)高校偏估值器以觀測(cè)值所在區(qū)間作為判別依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)真實(shí)仰角的估計(jì)處理。經(jīng)多批先驗(yàn)與后驗(yàn)實(shí)錄數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證了該方法是可行可信的。該方法在多批數(shù)據(jù)處理過(guò)程中表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性與適應(yīng)性，且估值精度好于預(yù)期。
　　盡管本文中所提及的分析處理方法是針對(duì)一種地形場(chǎng)合獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的，但其分析思路與處理