空时二维自适应处理技术应用研究

论文摘要

随着电子技术的快速发展,空时二维自适应处理(STAP)经过近三十来年的理论研究,已经具备了工程应用的条件。对于机载预警雷达,STAP技术同时具备较强的杂波抑制和抗干扰能力,能提高雷达系统的检测能力。若采用全通道的自适应处理,则运算量具大,并不适宜在雷达系统直接应用,只有采用合适的降维处理算法,STAP的工程应用才能成为可能。本文首先分析了机载预警雷达天线的性能,介绍了杂波数据的仿真,并分析二维杂波谱的特点。接着阐述了STAP算法的基本原理,介绍了空域、时域降维方法,在空域上采用了子阵降维和波束域降维,在时域上采用3DT的方法,通过仿真,分析了杂波抑制的性能,降维STAP算法都能很好地抑制主杂波,提高低速目标检测能力。在文中,还分析了不同的阵面安装位置的杂波谱特点,采用降维STAP均具有较好的杂波抑制的效果。考虑在复杂电磁环境下干扰对雷达性能的影响,在文中仿真了噪声干扰等几种干扰形式对雷达频谱的污染,并采用广义内积(GIP)、采样矩阵求逆(SMI)以及基于特征分解的子空间信号估计算法对孤立干扰进行估计,通过仿真,给出STAP对单个主瓣、副瓣噪声干扰,以及四个副瓣噪声的抑制性能,结果表明具有较好的抑制效果。本文同时分析了阵元幅相误差对天线性能、降维STAP性能的影响,10%幅度、6度相位误差在系统的允许范围之内。最后对全文作了总结,并展望今后的发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 机载相控阵雷达的杂波特性及其分析
• 2.1 引言
• 2.2 天线模型
• 2.2.1 理想情况的天线阵面性能
• 2.2.2 有幅相误差的天线性能
• 2.3 机载相控阵雷达建模
• 2.3.1 杂波空间起伏模型
• 2.3.2 非均匀性杂波回波仿真
• 2.4 机载相控阵雷达杂波特性分析
• 2.4.1 二维杂波谱分布
• 2.4.2 功率谱
• 2.4.3 局域杂波自由度分析
• 2.5 本章小结
• 3 STAP及降维原理
• 3.1 概述
• 3.2 常规雷达信号处理原理
• 3.3 全空时二维自适应信号处理
• 3.4 STAP降维处理原理
• 3.4.1 空时域降维处理统一框架
• 3.4.2 时域降维mDT-SAP原理
• 3.4.3 空域降维STAP原理
• 3.5 本章小结
• 4 降维STAP杂波抑制性能分析
• 4.1 概述
• 4.2 抑制杂波性能分析
• 4.3 改善因子
• 4.4 平均输出功率
• 4.5 空时二维频率响应图
• 4.6 杂波输出谱
• 4.7 幅相误差的影响
• 4.8 本章小结
• 5 不同阵面安装形式的STAP性能分析
• 5.1 概述
• 5.2 非正侧面阵杂波分布特性
• 5.3 杂波协方差矩阵分析
• 5.4 杂波自由度分析
• 5.5 改善因子比较
• 5.6 频域响应
• 5.7 本章小结
• 6 杂波与干扰同时抑制的性能分析
• 6.1 概述
• 6.2 干扰的形式
• 6.3 孤立杂波和干扰信号的剔除方法
• 6.4 抗噪声干扰效果分析
• 6.4.1 一个噪声干扰
• 6.4.2 抗四个干扰效果分析
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献