認知雷達自適應(yīng)波形設(shè)計研究.pdf

1、認知雷達發(fā)射波形的自適應(yīng)優(yōu)化設(shè)計是近年來的一項前沿課題，也是國內(nèi)外雷達界的研究熱點。本文主要研究了在目前雷達技術(shù)發(fā)展的大背景下，如何以波形設(shè)計為主要技術(shù)手段，并結(jié)合認知雷達的應(yīng)用需求，研究面向被探測場景與目標特性的認知雷達波形設(shè)計理論與方法，使雷達系統(tǒng)的定位由原有的探測傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)槔孟闰炛R和反饋機制的、具有自適應(yīng)能力、對目標和場景具有認知能力的微波傳感器。
　　傳統(tǒng)的雷達波形設(shè)計是根據(jù)實際應(yīng)用需要，為其回波信號及處理結(jié)果設(shè)置相

2、應(yīng)的測度函數(shù)進而實現(xiàn)波形設(shè)計的。不同的目標、雜波、噪聲會導(dǎo)致最優(yōu)波形在頻域上的分布不同；不同能量條件下所獲得的最優(yōu)波形頻域分布也不同?？梢哉f，經(jīng)典的波形設(shè)計算法是認知雷達“智能化”的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，隨著認知雷達技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，對認知雷達的波形設(shè)計提出了多方面的挑戰(zhàn)。為此，本論文做了如下工作。
　　研究了面向多目標場景的波形設(shè)計問題，并給出了多目標場景探測的波形設(shè)計方案。傳統(tǒng)的雷達波形設(shè)計是建立在單目標的基礎(chǔ)上

3、，這極大限制了波形設(shè)計在復(fù)雜目標場景中的應(yīng)用。不同于單目標，雙目標和多目標場景的模型要響應(yīng)復(fù)雜得多。本文在原有的單目標波形設(shè)計的基礎(chǔ)上，研究了場景中有多目標的雷達最優(yōu)波形設(shè)計，并給出了多目標場景探測的波形設(shè)計方案，使波形設(shè)計能夠用于場景中有多目標的探測過程。在多目標場景探測中，利用前面觀測所得到的信息估計雜波參數(shù)，設(shè)計后續(xù)最優(yōu)發(fā)射波形，能夠?qū)崿F(xiàn)基于最優(yōu)波形的目標檢測，減少目標檢測的雷達脈沖次數(shù)。
　　研究了面向運動目標的波形設(shè)計問

4、題，并利用最優(yōu)波形檢測運動目標。對于現(xiàn)階段運動目標檢測來說，絕大部分MTI雷達用來檢測運動目標的發(fā)射信號都是固定形式的，而基本上所有波形設(shè)計問題都是面向場景中靜止目標進行的，這其實是對雷達性能的一種浪費。如何把波形設(shè)計與運動目標相結(jié)合是一個全新的課題。本文利用最優(yōu)波形檢測運動目標，給出了面向運動目標的最優(yōu)波形設(shè)計推導(dǎo)過程，并研究了基于靜止雜波和運動雜波在內(nèi)的運動目標場景的波形設(shè)計。結(jié)果顯示，在靜止目標和運動目標兩種情況下，探測同一目標所

5、需要的最優(yōu)波形是截然不同的。利用最優(yōu)波形進行動目標檢測能夠大幅度提高目標的檢測概率，具有良好的效果。
　　研究了基于信噪比的SAR二維匹配濾波器設(shè)計問題，并給出了面向目標的距離向、方位向的最優(yōu)濾波器。目前，SAR系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和圖像解譯是相互割裂的，而非有機統(tǒng)一、交互進行，SAR數(shù)據(jù)的應(yīng)用層面明顯的落后于SAR系統(tǒng)的發(fā)展。把波形設(shè)計與SAR進行結(jié)合是未來SAR系統(tǒng)進一步改善性能與探測效益的必由之路。本文討論了如何針對特

6、定目標及場景設(shè)計SAR發(fā)射信號及相應(yīng)的二維匹配濾波器。著重研究了基于信噪比的SAR二維匹配濾波器設(shè)計問題，并且分情況設(shè)計出了面向目標的距離向最優(yōu)濾波器和方位向最優(yōu)濾波器，使得SAR系統(tǒng)在二維空間合成的頻域輻射能量分布面向應(yīng)用需求達到最優(yōu)。
　　研究了基于認知SAR的波形設(shè)計與反饋優(yōu)化的問題，并提出了一種基于波形設(shè)計的雜波抑制算法。對于傳統(tǒng)的SAR系統(tǒng)來說，其探測體制或工作模式與被探測的場景沒有直接的關(guān)系，更加不會根據(jù)場景的特點而自

7、動的調(diào)整發(fā)射信號。本文提出并著重研究了基于先驗知識與反饋的二維認知SAR波形設(shè)計方法，使SAR不再是一個開環(huán)系統(tǒng)，而是能夠根據(jù)場景、目標和應(yīng)用的需求，具有自適應(yīng)能力的閉環(huán)系統(tǒng)。研究顯示，把波形設(shè)計理念與SAR體制相結(jié)合，改變傳統(tǒng)SAR系統(tǒng)普遍采用的Chirp信號形式，采用更加與實際應(yīng)用需求緊密聯(lián)系的發(fā)射波形，能夠使獲取目標散射數(shù)據(jù)更有選擇性、能夠在對雜波和噪聲進行很好的抑制的基礎(chǔ)上使得目標清晰成像，最終使得SAR成像質(zhì)量提高。