機載陣列雷達抑制非均勻雜波的STAP方法研究.pdf

1、空時自適應(yīng)處理(STAP)技術(shù)可以有效地抑制機載雷達地雜波和有源干擾,改善地面動目標檢測(GMTD)性能,其處理性能的優(yōu)劣與雜波干擾協(xié)方差矩陣估計的準確性有直接關(guān)系。當(dāng)接收的雷達回波樣本不滿足獨立同分布(iid)特性時,通過統(tǒng)計方法獲得的雜波協(xié)方差矩陣存在偏差,導(dǎo)致STAP的雜波抑制性能嚴重下降。如何使得STAP方法在非均勻雜波環(huán)境下取得好的雜波抑制性能是本文開展研究的目的。本文的主要工作包括以下幾個方面:
　　 1.第二章首先

2、對不同陣面擺放結(jié)構(gòu)下的單基機載雷達雜波進行了建模,分析了與其對應(yīng)的雜波分布特性,然后對STAP進行雜波抑制的基本原理進行了介紹,最后針對雜波呈現(xiàn)非均勻分布的兩種情況進行了說明,一種是由實際環(huán)境導(dǎo)致的雜波功率非均勻特性:另一種是由機載雷達天線陣面擺放方式所帶來的雜波非均勻特性。
　　 2.第三章研究了雜波功率非均勻情況下的直接數(shù)據(jù)域雜波抑制方法。針對直接數(shù)據(jù)域(DDD)方法中空時子孔徑平滑來獲取iid樣本存在空時孔徑損失的問題,將

3、多級維納濾波器(MWF)引入到直接數(shù)據(jù)域方法的求解過程里,提出了一種在直接數(shù)據(jù)域方法后級聯(lián)多級維納濾波器的方法。通過對MCARM數(shù)據(jù)的處理結(jié)果驗證了該方法在較小空時孔徑損失的條件下能夠獲得較直接處理好的雜波抑制性能。針對實際中距離脈沖壓縮加窗函數(shù)處理后會導(dǎo)致目標信息擴展現(xiàn)象,提出了一種聯(lián)合距離的三維直接數(shù)據(jù)域方法。該方法將目標周邊距離單元的數(shù)據(jù)聯(lián)合起來,充分利用目標距離向上的信息,在空域上能夠?qū)铝⒏蓴_形成深的凹口,提高了對目標導(dǎo)向矢量

4、幅相誤差的穩(wěn)健性。通過MCARM數(shù)據(jù)處理驗證了該方法的有效性。
　　 3.第四章研究了由于天線陣面擺放方式導(dǎo)致的雜波非均勻問題,考慮無距離模糊的情況。針對空間角頻移方法將參考距離單元的雜波譜旁瓣譜抬高,導(dǎo)致動目標檢測性能下降的缺點,提出了一種改進的空間角頻移方法。該方法首先對各個距離單元回波進行多普勒頻率補償,然后再進行空間角頻移。仿真實驗結(jié)果表明該方法在旁瓣區(qū)比空間角頻移方法有性能改善。另外針對導(dǎo)數(shù)更新(DBU)方法計算量大的

5、缺點,提出了一種可以直接對前視陣雷達接收的回波數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣進行修正的降維DBU方法。該方法利用矩陣分塊求逆定理求出修正矩陣,然后利用已有的3DT-STAP方法進行雜波抑制,不但減少了計算負擔(dān)而且降低了對獨立同分布(ⅡD)樣本數(shù)目的要求,并且在性能上接近原來的DBU最優(yōu)處理方法。通過實驗結(jié)果表明該方法在回波存在誤差條件下仍然能達到與最優(yōu)處理接近的性能。
　　 4.第五章研究了因天線陣面放置導(dǎo)致的雜波非均勻性問題,考慮存在距離模糊

6、情況。針對接收陣列沒有俯仰自由度,不能直接對模糊的近程雜波進行抑制的問題,根據(jù)機載非正側(cè)視陣雷達的雜波譜分布具有一定的先驗信息特性,提出了一種基于空時插值的機載非正側(cè)視陣雷達近程雜波抑制方法。該方法首先利用距離采樣估計出近程模糊距離門的俯仰角,然后將模糊的近程雜波向遠程模糊距離門進行空時插值,并且增加了對待檢測方向地面運動目標的保護約束。通過對仿真雷達回波的處理結(jié)果驗證了該方法的有效性。特別地對于機載前視陣雷達,由于其雜波多普勒.方位分

7、布在空間上呈現(xiàn)對稱性,基于這一現(xiàn)象,提出了一種向待檢測距離段中間距離單元空域?qū)蚴噶靠臻g投影的近程雜波抑制方法,通過對仿真雷達回波的處理結(jié)果驗證了該方法的有效性。
　　 5.第六章研究存在非理想因素條件下穩(wěn)健的非均勻雜波抑制問題。針對接收陣列具有俯仰自由度的前提下,提出了一種對雷達載機平臺高度誤差穩(wěn)健的俯仰預(yù)濾波方法。該方法首先根據(jù)不同距離門斜距計算出近程距離門對應(yīng)的俯仰角,然后增加與其臨近的距離門俯仰角來輔助進行近程雜波抑制,

8、當(dāng)存在載機平臺高度估計誤差時,該方法能夠獲得較單點預(yù)濾波穩(wěn)健的雜波抑制性能,仿真實驗結(jié)果驗證了該方法的有效性。
　　 6.第七章研究了機載雙基雷達STAP方法。建立了各種構(gòu)型的機載雙基雷達信號模型,并對其地雜波分布特性進行了分析。由于實際中兩載機通常不再一個平面上,針對當(dāng)兩載機之間存在高度差時,產(chǎn)生的垂直基線對不同構(gòu)型機載雙基雷達的地雜波分布影響進行了分析。針對機載雙基雷達回波的距離非均勻特性提出了一種基于導(dǎo)數(shù)更新的雜波補償方法