機(jī)載雷達(dá)非自適應(yīng)雜波抑制方法研究.pdf

1、近些年來(lái),伴隨著陣列天線在機(jī)載預(yù)警平臺(tái)的使用,雜波在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)呈現(xiàn)為強(qiáng)烈的空時(shí)耦合特性。為了有效抑制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)雜波,空時(shí)自適應(yīng)處理方法(Space-Time Adaptive Processing,STAP)得到空前發(fā)展。但是,隨著陣列規(guī)模越來(lái)越大、信號(hào)維數(shù)越來(lái)越高,由此便產(chǎn)生了計(jì)算復(fù)雜度過(guò)高和訓(xùn)練樣本需求較多等問(wèn)題。由于以上原因,促進(jìn)了各種降維自適應(yīng)方法( Suboptimal Dimension-Reduced STAP Algorit

2、hms)的發(fā)展。但是,機(jī)載雷達(dá)非自適應(yīng)雜波抑制方法(Non-Adaptive Clutter Suppression Algorithms)的相關(guān)研究相對(duì)而言還比較少。非自適應(yīng)方法因其計(jì)算復(fù)雜度偏低、受樣本影響小等特點(diǎn),更利于實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)。因此,本文主要研究機(jī)載相控陣平臺(tái)和機(jī)載MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)平臺(tái)的非自適應(yīng)雜波抑制方法,主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　1.建立了機(jī)載MIMO雷

3、達(dá)雜波空時(shí)二維數(shù)據(jù)模型,在充分利用雷達(dá)工作參數(shù)和載機(jī)速度等先驗(yàn)信息的基礎(chǔ)上,提出一種機(jī)載MIMO雷達(dá)非自適應(yīng)空時(shí)二維脈沖相消器(Multiple-Input-Multiple-Output Two-Dimensional Pulse-to-pulse Canceller, MIMO TDPC),并給出了關(guān)于MIMO TDPC權(quán)系數(shù)的最小二乘代價(jià)函數(shù),從而優(yōu)化得到MIMO TDPC的權(quán)系數(shù)。由于MIMO TDPC權(quán)系數(shù)僅利用了雷達(dá)工作參數(shù)

4、和載機(jī)速度等先驗(yàn)信息計(jì)算得到,屬于非自適應(yīng)處理器,因而具有運(yùn)算量小、無(wú)收斂過(guò)程等優(yōu)點(diǎn),并且可以作為機(jī)載MIMO雷達(dá)的雜波預(yù)濾波器,進(jìn)一步改善常規(guī)MTI(Moving Target Indication)處理和降維STAP算法的性能。此外,在雜波模型中考慮了偏航角,因此MIMO TDPC不僅適用于正側(cè)視雷達(dá),也適用于非正側(cè)視雷達(dá)。
　　2.針對(duì)機(jī)載非正側(cè)視雷達(dá)的近程非均勻雜波抑制問(wèn)題,提出一種快速實(shí)現(xiàn)、便于使用的近程雜波抑制方法(S

5、hort-range Clutter Suppression Approach,SCSA)。對(duì)于正側(cè)視雷達(dá)(SideLooking Airborne Radar, SLAR),由于不同距離單元的雜波在角度-多普勒平面分布軌跡基本重合,雜波表現(xiàn)為相對(duì)均勻,因此空時(shí)自適應(yīng)處理方法有很好的性能。但是,對(duì)于非正側(cè)視雷達(dá)(non-SLAR),由于雜波的分布軌跡不重合,特別是近場(chǎng)雜波,雜波的非均勻性更強(qiáng)烈,自適應(yīng)方法的性能會(huì)嚴(yán)重下降。在機(jī)載非正側(cè)視

6、雷達(dá)的雜波模型基礎(chǔ)上,利用雜波空間幾何結(jié)構(gòu)、雷達(dá)參數(shù)和載機(jī)速度等先驗(yàn)信息,構(gòu)造了SCSA權(quán)系數(shù)。SCSA方法由空-時(shí)濾波和空-時(shí)匹配兩部分級(jí)聯(lián)構(gòu)成。作為不依賴(lài)于樣本的非自適應(yīng)方法,與傳統(tǒng)自適應(yīng)方法不同(自適應(yīng)方法性能受非均勻樣本的影響很大,且求逆運(yùn)算計(jì)算復(fù)雜度高),本方法不受非均勻樣本的影響,計(jì)算復(fù)雜度很低,方便實(shí)時(shí)處理使用,且較自適應(yīng)方法有更好的目標(biāo)檢測(cè)性能。
　　3.考慮由于載機(jī)速度變化引起雜波起伏,并由此導(dǎo)致空-時(shí)二維平面雜

7、波沿分布軌跡在多普勒域擴(kuò)散的問(wèn)題,在機(jī)載雷達(dá)地雜波模型的基礎(chǔ)上,利用雷達(dá)參數(shù)、載機(jī)速度等先驗(yàn)信息,提出了一種機(jī)載雷達(dá)二維多脈沖相消器(Two-Dimensional Multi-pulse Canceller, TDMC),并給出了關(guān)于TDMC權(quán)系數(shù)的代價(jià)函數(shù)。由于使用了比兩脈沖相消器TDPC更多地自由度來(lái)設(shè)計(jì)濾波器,因而TDMC比TDPC有更好的濾波器通頻帶性能,通過(guò)仿真數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,TDMC比TDPC能更有效地抑制雜波,并且對(duì)