天地波高頻雷達陣列校準和直達波抑制.pdf

1、天地波高頻雷達利用天波反射/地波繞射的傳播模式，能夠探測到視距以外的海面艦船和低空飛行目標。相對于傳統(tǒng)的天波雷達和地波雷達，天地波雷達具有更大的靈活性，可實現(xiàn)岸基和艦載接收，且天地波雷達屬于雙基地雷達，地波接收機“靜默”接收目標回波，提高雷達的生存能力。此外易于建立天波、地波結合的TR-RN型多基地高頻雷達信息網(wǎng)，實現(xiàn)天波和地波超視距雷達資源共享。目前已成為高頻超視距雷達研究的熱點。天地波雷達是一種新體制雷達，在信號處理方面有許多難點，

2、本文針對天地波雷達陣列補償和直達波抑制兩方面內容進行研究。
　　本文主要研究岸基地波接收天地波雷達系統(tǒng)，首先分析了天地波雷達工作方式，并給出了其信號處理基本過程。為了抑制強大的干擾、雜波和噪聲，天地波雷達采用距離-方位-多普勒三維聯(lián)合處理方法，詳細推導了其處理過程。文中就天地波雷達直達波問題進行特性分析，直達波是高頻無線電波經(jīng)電離層反射直接到達接收機，不經(jīng)過海面繞射傳播。結合實測數(shù)據(jù)分析出直達波具有能量強、方向穩(wěn)定且包含發(fā)射站信息

3、、零多普勒頻率和存在多徑傳播現(xiàn)象等特點，在信號處理中是理想的參考信號和校準源，但同時也是一種強干擾，需要進行抑制。文中還簡單介紹了天地波雷達信號處理中的幾個關鍵技術，包括收/發(fā)同步、陣列校準、直達波抑制、電離層污染和目標定位問題，本文主要對陣列校準和直達波抑制兩方面問題進行研究。
　　本文研究了高頻雷達陣列校準技術，提出了一種基于空間相關矩陣（SCM）的陣列校準算法。根據(jù)天地波雷達直達波特點，選取直達波作為校準源，利用直達波構造空

4、間相關矩陣，陣列相位誤差可從空間相關矩陣的相位中估計得到，幅度誤差可從空間相關矩陣的主對角線估計得到?？臻g相關矩陣可以從時域和頻域估計得到，研究在不同信噪比和快拍次數(shù)情況下，時域和頻域方法性能。結合計算機仿真研究SCM算法所適用的信噪比和陣列誤差范圍，結果表明SCM算法在陣列誤差較大情況下性能依然良好，在低信噪比情況下，頻域方法性能良好。實測數(shù)據(jù)驗證了算法的正確性和實用性。
　　接著，本文探討了穩(wěn)健的自適應波束形成技術，分析了常規(guī)

5、波束形成和Capon波束形成在實際應用中所遇到的問題，引入了穩(wěn)健的波束形成問題。重點研究了對角加載方法（LSMI）、穩(wěn)健的最小方差波束形成（RMVB）和穩(wěn)健的Capon波束形成（RCB）三種方法，詳細分析了三種方法提高波束形成器穩(wěn)健性的原理，深入討論了三種方法參數(shù)的選取、陣列方向圖以及輸出信干噪比（SINR）。比較這三種算法性能，LSMI方法簡單易行，但缺點在于無法確定加載量，信號功率估計偏低；RMVB方法對干擾抑制能力最強，在干擾方向

6、形成的零陷最深，但代價是旁瓣高，對噪聲抑制能力弱，信號功率估計接近真實值；RCB方法在同樣條件下輸出信干噪比較高，能同時抑制干擾和噪聲，且估計信號功率最準確。
　　最后，對天地波雷達直達波抑制進行仿真，考慮陣列幅相誤差，利用SCM算法進行校正，由于正交投影算法對誤差敏感，本文主要采用穩(wěn)健的波束形成方法進行直達波抑制。為了評判直達波抑制性能，定義自適應方法輸出SINR與常規(guī)波束形成輸出SINR之比為目標改善因子。詳細分析了影響直達波