米波雷達低仰角目標測角建模與處理方法研究.pdf

1、低仰角目標角度測量是目前米波雷達技術面臨的重要難題之一。米波雷達由于具有反隱身能力而在現(xiàn)代雷達中占有越來越重要的地位。米波雷達之所以在反隱身方面具有優(yōu)勢，是因為米波波長較長，一般的吸波涂層、吸波材料、阻抗加載等反隱身技術對其作用效果不大。但也正是由于米波波長特點，使得米波雷達無法形成較窄的雷達波束，仰角分辨率較低，特別是在低仰角工作時，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直達波信號與反射波信號相互干擾作

2、用，引起信號振幅與相位的變化，從而導致仰角誤差很大，嚴重影響了米波雷達高度測量結果，這已經(jīng)難以滿足對現(xiàn)代雷達的需求。因此，如何克服地面反射路徑對米波雷達低仰角測量的影響，完成目標高度的正常測量，已成為雷達界急需解決的問題之一。
　　本文以實際環(huán)境與實錄數(shù)據(jù)為分析依據(jù)，仔細研究了給定場合下的地面反射路徑效應成因及其變化，并在此基礎上提出了基于球面反射與目標多散射中心假設的反射路徑效應模型。該模型解釋并驗證了地面反射路徑效應的成因及其

3、分布特征。進而利用該分布特征提出了與之相適應的處理方法，為消除或抑制地面反射路徑效應探索出了一個技術解決途徑，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，確保了算法的可信性與可靠性。
　　實錄數(shù)據(jù)處理分析表明，米波雷達低仰角目標測角時產(chǎn)生的地面反射路徑效應可以用動-靜兩種模態(tài)來表征：（1）靜態(tài)——取決于雷達架設地點的地理環(huán)境，與目標距離、高度基本無關。（2）動態(tài)——取決于目標類型與姿態(tài)變化。這兩種模態(tài)對觀測結果的作用可

4、用三種觀測區(qū)域來描述，即觀測值可信區(qū)、不可信區(qū)與模糊區(qū)。而這三個區(qū)域又為實際觀測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，其峰的位置與個數(shù)動態(tài)變化。
　　因米波雷達波長與目標尺寸相當，即目標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，本文對目標散射特性作了簡化處理，即將其看成為一組目標瞬態(tài)振蕩峰值所在位置作為散射中心點的空

5、間離散分布多散射中心——目標多散射中心假設，目標地面反射回波是由這些多散射中心對應的反射路徑產(chǎn)生。為了能夠盡量真實地描述地面反射路徑效應，目標-地面-雷達的途經(jīng)路徑則加入了地球曲率的影響。在此基礎上建立了基于目標多散射中心的地面反射路徑模型。盡管建模過程中對目標散射特性作了簡化處理，但模型仿真結果還是很好地解釋與驗證了實驗數(shù)據(jù)分析中所涉及到的現(xiàn)象成因。這也就為后續(xù)測角問題的解決提供了技術途徑。
　　針對目標回波的多峰分布特性，本文

6、提出了一種簡化峰為“類平面波”的搜索與對消DOA處理方法，使得成熟且廣泛應用的超分辨技術得以應用，成為該方法的核心算法。據(jù)此設計出目標測高校偏估值器以觀測值所在區(qū)間作為判別依據(jù)，實現(xiàn)了對目標真實仰角的估計處理。經(jīng)多批先驗與后驗實錄數(shù)據(jù)處理驗證了該方法是可行可信的。該方法在多批數(shù)據(jù)處理過程中表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性與適應性，且估值精度好于預期。
　　盡管本文中所提及的分析處理方法是針對一種地形場合獲得的實驗數(shù)據(jù)進行的，但其分析思路與處理