基于SIAR體制的稀布陣米波雷達若干問題研究.pdf

1、基于綜合脈沖孔徑(SIAR)體制的稀布陣米波雷達發(fā)射采用多頻正交信號發(fā)射，由于不形成發(fā)射方向圖，其在全空域可以實現(xiàn)等功率能量覆蓋，相應(yīng)的接收自由度可以大大提高；同時由于發(fā)射接收天線陣元稀布，通過優(yōu)化設(shè)計陣元位置得到較窄的發(fā)射、接收波束以及較低的旁瓣電平，有利于減少多徑回波的接收。 作為一種米波分布陣體制雷達，該雷達具有良好的反隱身和對抗反輻射導彈的能力，且作用距離遠，衰減比微波波段要小，但米波雷達波束寬，角分辨力較差，天線副瓣高

2、，抗干擾能力差等缺點比較明顯，特別是俯仰上波束打地，仰角測量精度受到地面(或海面)多徑反射的影響較為嚴重，從而影響了米波雷達對目標高度的準確測量。為針對上述諸多問題，本文從以下幾方面展開工作，具體工作概括如下： 1.研究稀布陣米波雷達在陣元數(shù)有限、陣列孔徑有限、水平維和垂直維分別存在最小陣元間距等約束條件下的天線方向圖綜合問題。該雷達采用稀布天線，為了降低旁瓣電平，天線綜合過程中同時考慮發(fā)射方向圖和接收方向圖的影響，將陣元間距的

3、稀疏約束從規(guī)則柵格擴展為僅有兩維坐標的約束，提出采用二次編碼的改進遺傳算法，有效地解決了該雷達天線方向圖綜合中低旁瓣電平設(shè)計問題。結(jié)合某工程項目給出了某米波雷達天線陣優(yōu)化結(jié)果。 2.針對同時輻射多載頻的正交信號、收發(fā)天線稀布且不共用的基于SIAR體制稀布陣米波雷達，以及在低仰角目標回波存在多徑現(xiàn)象等問題，提出一種適用于SIAR體制稀布陣米波雷達的方向綜合方法，該方法同時在方位和俯仰兩維進行數(shù)字波束形成(DBF)；并結(jié)合多載頻工作

4、體制，研究了基于多徑相干信號分離的稀疏面陣廣義MUSIC算法。該方法將發(fā)射天線、接收天線的相位延遲同時補償，在接收端對發(fā)射波束進行兩維方向綜合，提高了雷達的角分辨力和測角精度；并通過降維處理減少了運算量。 3.從模糊函數(shù)的角度出發(fā)，深入分析了稀疏面陣方位、俯仰二維角度分辨率，詳細推導了多徑情況下，單目標、多目標的方位、俯仰角度的克拉美·羅界(CRB)，為超分辨算法奠定了理論基礎(chǔ)。 4.針對SIAR體制下稀布陣米波雷達信號

5、處理流程中測距誤差對角度測量的影響，考慮到采樣過程中距離維存在量化誤差，將超分辨思想引入到距離測量中，提出了距離維超分辨處理方法；且由于發(fā)射采用多載頻信號，回波信號通道分離后若能進行帶寬合成，則相應(yīng)距離分辨率會比單根天線提高數(shù)倍，有利于后續(xù)檢測與跟蹤。針對該體制雷達設(shè)計中調(diào)頻帶寬和載頻差的不同選取，研究分別采用時頻域頻譜拼接及頻譜外推與Root-MUSIC算法相結(jié)合的方法，繼而得到目標高分辨距離像。 5.由于低仰角目標回波中存在

6、多徑信號，使得米波雷達難以對低仰角目標進行高度測量，為此提出一種適用于多徑信號情況下的波達方向估計的迭代方法。該方法將回波信號的相關(guān)矩陣，在各個信號子空間中交替投影，可以同時對直達波和反射波進行較精確的波達方向估計，進而有效解決了米波雷達低仰角目標高度測量問題；結(jié)合平坦陣地反射模型，提出一種適用于多徑情況下的波達方向估計方法。該方法通過差分處理，補償了多徑信號回波相位，使得接收回波中僅包含直達波信號，對差分后數(shù)據(jù)進行常規(guī)數(shù)字波束形成即可