弹载相控阵PD雷达的杂波抑制与目标分辨算法研究

论文摘要

如何提高脉冲多普勒(Pulse Doppler，PD)制导雷达在高对抗、强杂波、多目标等复杂环境下的作战能力是新一代空空导弹需要解决的难题之一。解决这一问题的一个重要的手段就是在PD制导雷达中使用相控阵技术。由于弹载设备量少，实时性要求高，弹载相控阵PD雷达的空时自适应处理算法只能在子阵级别上实现。针对上述需求背景，本文研究了弹载相控阵PD雷达目标检测过程中的子阵级实时杂波抑制算法以及目标分辨过程中的子阵级实时超分辨处理算法，并对算法的性能进行了评估；这些算法充分发挥了相控阵技术的优势，实现了杂波抑制性能、目标分辨性能与运算开销的折中。论文的主要研究工作包括：(1)论述了相控阵PD雷达制导的优势及存在的问题，分析和总结了国内外相控阵PD制导雷达的研究现状与发展趋势；(2)分析了弹载相控阵PD雷达的信号处理过程，建立了弹载相控阵PD雷达目标信号、杂波信号及干扰信号的子阵级信号模型以及基于子阵的单脉冲测角模型；(3)针对距离—多普勒平面上旁瓣杂波区背景中的目标检测问题，提出了抑制旁瓣杂波的子阵级最优空间滤波算法；并针对弹载应用的实时性限制，对最优空间滤波算法进行了修正，提出了一种次优的子阵级实时空间滤波算法；通过理论分析和仿真评估了算法在杂波抑制能力上的性能损失以及在实时性方面的改善；结果表明：该方法虽然达不到最优滤波算法的信杂比改善，却依然能够以低的运算开销达到较大的信杂比改善(4)针对距离、速度基本相同但方向角度不同的主瓣波束内目标分辨问题，提出了一种基于子阵级“空限超分辨处理”的实时目标分辨算法；理论分析与仿真实验结果表明：与传统的超分辨算法相比，该算法的运算量低，其实时运算量与常规离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)处理相当，具有主瓣波束内的目标分辨能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 相控阵 PD 雷达的基本概念
• 1.3.1 相控阵 PD 雷达概述
• 1.3.2 杂波与干扰的概念
• 1.3.3 子阵的概念
• 1.3.4 相控阵应用于 PD 雷达所带来的优势与问题
• 1.4 国内外相控阵 PD 雷达的研究现状
• 1.5 论文结构及主要内容
• 第2章 弹载相控阵 PD 雷达空时信号处理模型
• 2.1 引言
• 2.2 弹载相控阵的概念
• 2.2.1 平面相控阵天线的方向图及波束扫描原理
• 2.2.2 平面相控阵天线的栅瓣位置
• 2.2.3 平面相控阵的半功率波束宽度
• 2.3 相控阵 PD 制导雷达信号模型
• 2.3.1 相控阵 PD 制导雷达目标信号模型
• 2.3.2 相控阵 PD 制导雷达杂波信号模型
• 2.3.3 相控阵 PD 制导雷达的干扰信号模型
• 2.4 基于子阵的单脉冲测角模型
• 2.5 小结
• 第3章 弹载相控阵 PD 雷达的旁瓣杂波与干扰抑制
• 3.1 引言
• 3.2 弹速补偿及多普勒处理
• 3.3 目标搜索与检测过程中的主瓣杂波区估计
• 3.4 目标检测过程中的最优加权算法
• 3.5 目标检测过程中的实时次优加权算法
• 3.6 仿真分析
• 3.7 小结
• 第4章 弹载相控阵 PD 雷达的目标分辨算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 弹载相控阵 PD 雷达固有的目标分辨能力及其缺陷
• 4.2.1 弹载相控阵 PD 雷达的目标检测与参数测量
• 4.2.2 弹载相控阵 PD 雷达的目标分辨能力及其缺陷
• 4.3 基于空限信号实时超分辨处理的主瓣波束内目标分辨算法
• 4.3.1 目标分辨的空时信号处理模型
• 4.3.2 常规傅里叶分析的角分辨能力分析
• 4.3.3 空限信号的实时超分辨处理算法
• 4.3.4 仿真实验结果
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录