论文题目: 反辐射导弹的最优检测
论文类型: 博士论文
论文专业: 电路与系统
作者: 陈建春
导师: 杨万海
关键词: 反辐射导弹,最优检测,时频分布,变换,变换,载机抑制,线性预测误差滤波,小波包分解,线性调频,奈曼皮尔逊准则
文献来源: 西安电子科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 反辐射导弹(ARM)对防空雷达系统构成了严重威胁,在最近的几次局部战争中显示了其巨大的威力。有效对抗反辐射导弹的袭击,提高雷达自身的生存能力是决定现代战争胜负的一个关键因素。本文结合国防预研基金项目所开展的反辐射导弹检测算法研究,是对抗ARM的有效方式之一。针对现有脉冲体制跟踪雷达,研究了载机发射反辐射导弹初期,雷达自主进行反辐射导弹来袭告警的检测算法及实现问题。对反辐射导弹的检测可分为跟踪波门检测和截获波门检测两种情况处理。跟踪波门检测是利用雷达对载机进行正常跟踪状态下,目标距离跟踪波门内进行的检测,其特点是波门内的雷达回波信号为载机信号分量与ARM信号分量二者的合成,因此ARM的检测本质上为多分量信号检测问题。截获波门是专门为ARM检测而设置的距离门,其中的雷达回波信号为单一ARM信号分量。由于反辐射导弹在脱离载机的发射初期为朝向雷达站的匀加速运动,其回波信号为一线性调频信号,因此处于发射初期的反辐射导弹检测属于线性调频信号检测问题。本文对反辐射导弹检测研究的成果如下：建立了载机发射反辐射导弹的雷达回波解析信号模型。基于经典统计检测理论,建立了跟踪波门及截获波门内基于似然比／广义似然比检测的反辐射导弹最优检测统计量及最优检测系统的结构。截获波门检测的最优检测统计量为回波信号的加速度相位补偿(解线调)后的傅立叶变换。跟踪波门检测的最优检测统计量为抑制载机信号分量后的加速度相位补偿及傅立叶变换。研究了基于广义似然比最优检测统计量和基于时频分布的Radon-Wigner变换(RWT)及Radon-Ambiguity变换(RAT)的截获波门ARM检测算法。证明了基于RWT和直接RAT的检测统计量与基于似然比检测的最优检测统计量的同一性。根据瞬时自相关矩阵的结构特点,提出了一种瞬时自相关矩阵的构造方法,在不增加运算量的条件下使WVD和AF的输出信噪比提高了3dB,改善了检测性能。重点研究了距离跟踪波门内ARM的检测技术,提出了回波信号的载机信号分量抑制思想。针对时域CLEAN法抑制载机分量时存在的问题,提出了基于频域CLEAN法的频域白化CLEAN载机抑制方法。利用载机回波信号的谱特性设计载机信号白化滤波器,克服了时域CLEAN法对信号参数的敏感问题,提高了载机抑制算法的稳健性。根据维纳滤波理论,提出一种基于自适应线性预测误差滤波的载机抑制算法。利用回波信号的延时形式预测当前的载机信号分量,在线性最小均方意义下使得预测误差输出最小而达到载机信号分量的消除。该法充分利用了回波信号中载机信号自身的强相关性和ARM信号的弱相关性,使得载机信号分量被消除的同时ARM信号分量得以保留。该算法计算量小,易于实现。仿真表明该算法的载机信号抑制效果优良,在ARM信号分量低达-5dB的输入信噪比下,虚警及漏警的控制较为理想,原理上可在低信噪比情况下可靠地实现ARM的一发射即告警。利用小波包分解算法对载机信号分量抑制进行了尝试,载机抑制效果较为理想,但信号的小波包分解和重构计算量偏大。对两种波门下的检测统计量的检测性能从检测概率和输出信噪比两个方面进行了理论和定量分析。表明虽然在输出信噪比上基于线性包络的检测统计量与基于平方包络的检测统计量不同,但二者在奈曼-皮尔逊准则意义上其检测概率在给定的虚警概率条件下是完全相同的。针对目前防空雷达的现状,提出了现役雷达加装ARM检测告警设备的构想。针对基于自适应线性预测误差滤波结合加速度相位补偿频谱分析的ARM检测算法,给出了实现跟踪波门ARM检测和截获波门ARM检测的检测系统结构原理框图。对硬件及算法实现上的一些具体问题进行了分析,并对运算量影响较大的复量求模算法进行了研究,提出一种改进的近似求模算法,提高了模值计算的精度。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.1.1 反辐射导弹及特点
1.1.2 抗反辐射导弹的必要性
1.2 研究的历史和现状
1.2.1 对抗反辐射导弹的途径
1.2.2 研究状况
1.3 论文研究内容和安排
第二章 反辐射导弹信号的最优检测
2.1 概述
2.2 ARM的雷达回波解析信号模型
2.2.1 回波信号模型
2.2.2 回波信号频谱特征
2.3 回波信号的统计特性
2.3.1 确知参数情况
2.3.2 起伏目标情况
2.4 ARM的最优检测概述
2.5 截获波门内的最优检测
2.5.1 确知参数
2.5.2 未知参数,随机初相
2.5.3 未知参数,随机初相,瑞利起伏
2.6 跟踪波门内的最优检测
2.6.1 确知参数
2.6.2 未知参数,随机初相
2.6.3 未知参数,随机初相,瑞利起伏
2.7 本章小结
第三章 截获波门内检测技术
3.1 概述
3.2 ARM回波信号的时频分布特征
3.2.1 解析信号的瞬时自相关函数
3.2.2 解析信号的Wigner-Ville分布与模糊函数
3.2.3 Radon变换
3.3 基于似然比检测的统计量与RWT统计量的同一性
3.3.1 基于RWT的检测
3.3.2 基于RAT的检测
3.4 ARM截获波门检测的实现问题
3.4.1 信噪比增益
3.4.2 瞬时自相关矩阵结构及特点
3.4.3 改进的瞬时自相关矩阵构造方法
3.4.4 离散化的问题
3.5 ARM检测算法实现及仿真结果
3.5.1 算法仿真
3.5.2 仿真结果分析
3.6 本章小结
第四章 跟踪波门内检测技术
4.1 概述
4.2 ARM信号的直接加速度相位补偿检测算法
4.2.1 算法原理
4.2.2 仿真结果及分析
4.3 基于频域白化CLEAN法的载机信号抑制算法
4.3.1 基于时域CLEAN的ARM检测
4.3.2 基于频域白化CLEAN的ARM检测
4.3.3 仿真结果及分析
4.4 基于自适应线性预测误差滤波的载机信号抑制算法
4.4.1 线性预测滤波的原理
4.4.2 载机信号抑制原理
4.4.3 检测系统构成
4.4.4 仿真结果及分析
4.4.5 结论
4.5 基于小波包分解的载机信号抑制算法
4.5.1 基本原理
4.5.2 系统构成
4.5.3 仿真结果及分析
4.6 本章小结
第五章 检测性能分析
5.1 概述
5.2 最优统计量的检测性能
5.2.1 截获波门内检测性能
5.2.2 截获波门内检测量的输出信噪比
5.2.3 跟踪波门内的检测性能
5.3 基于RWT和RAT的检测性能
5.3.1 基于RWT统计量的检测概率
5.3.2 基于RWT统计量的输出信噪比
5.3.3 基于RAT统计量的输出信噪比
5.4 基于自适应线性预测误差滤波算法的检测性能
5.4.1 检测概率
5.4.2 输出信噪比
5.5 本章小结
第六章 现役雷达抗ARM构想
6.1 概述
6.2 检测系统结构
6.2.1 检测系统的结构特点
6.2.2 跟踪波门内检测系统结构
6.2.3 截获波门内检测系统结构
6.3 近似求模算法
6.3.1 基于多边形逼近的近似求模算法
6.3.2 基于CORDIC近似求模算法
6.3.3 误差分析
6.3.4 有限字长求模系数的影响及实现考虑
6.4 本章小结
第七章 全文总结
附录
致谢
参考文献
博士学习期间本人(及合作者)的研究成果
发布时间: 2010-08-25
参考文献
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- [9].巡航导弹制导系统关键技术研究[D]. 常青.西北工业大学2003
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