岸—舰双基地波超视距雷达若干问题研究

论文摘要

高频地波雷达因具有超视距探测能力而备受关注。岸-舰双基地波超视距雷达采用岸基阵列发射不同载频信号进行几乎全向辐射,舰载单根天线接收,接收端利用综合脉冲孔径技术得到等效发射方向图。该雷达兼备双基和高频雷达特点,具有抗反辐射导弹、抗有源定向干扰、抗隐身以及抗低空突防能力,且舰载接收平台灵活机动。由于该雷达发射和接收均没有方向性,无需波束追赶;并且集监视和跟踪于一体,适合多目标环境下的检测与跟踪。本论文就该雷达中的若干问题展开研究,主要内容如下:1.简单介绍了岸-舰双基地波超视距雷达系统组成及特点,研究了多载频LFMICW信号处理流程,着重介绍发射综合处理。结合LFMICW信号特点以及系统要求,设计该雷达波形参数;分析了双基体制下的雷达分辨能力,并进行仿真。2.研究系统同步与发射阵校准技术。岸-舰双基地波超视距雷达由于舰载接收平台运动,收站和发站之间无法架设通信链路而不能直接通信并传输同步信号,故采用直达波完成时间和频率同步。考虑到接收平台运动且方位可测量,不同位置接收到的直达波有所不同,提出在接收端利用直达波信号估计发射通道误差参数的校准方法。该方法利用接收平台在三个不同方位接收到的直达波信号,对由发射通道增益、相位误差以及阵元位置扰动构成的误差矩阵进行估计。给出了两种误差矩阵求解方法:数据协方差矩阵拟合（CMF）方法和子空间拟合（SF）方法。部分实测数据及仿真数据表明,利用直达波可以进行系统同步以及发射阵校准。3.研究该雷达存在的距离-方位耦合问题。分别从比幅单脉冲测角和Fisher信息矩阵出发,推导其耦合系数,研究通过合理分配载频的方法解决耦合问题。在Fisher信息矩阵基础上,推导距离-方位估计的克拉-美罗界（CRB）。4.在分析直达波特点的基础上,提出时域、距离-方位域以及多普勒域直达波抑制方法。从运算量、处理增益、输出信干噪比（SINR）等方面对三种方法的性能进行了分析,给出了计算机仿真以及实测数据结果。5.研究了多载频地波雷达中的信道化接收技术。传统方法采用低通滤波器进行信道分离,即采用低通滤波器组信道化接收技术。由于滤波在高数据率时完成,运算量大。提出采用多相滤波器组信道化接收技术,处理时先抽取,再滤波,运算量大大减少。结合系统特点及要求,简单介绍了原型低通滤波器设计,并给出计算机仿真结果。6.分析了双基体制下、接收平台运动时的海杂波空时特性,提出图像域海杂波抑制方法,该方法利用相邻距离单元空时二维图像进行海杂波对消。计算机仿真表明在一定条件下图像域海杂波抑制方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外地波超视距雷达发展概述
• 1.3 本文的主要工作与内容安排
• 第二章 雷达系统组成及发射波形分析
• 2.1 引言
• 2.2 岸-舰双基地波超视距雷达系统组成及特点
• 2.2.1 系统组成
• 2.2.2 系统特点
• 2.3 波形分析及参数选取
• 2.3.1 单路LFMICW 信号处理
• 2.3.2 多载频LFMICW 信号处理
• 2.3.3 参数选取
• 2.4 计算机仿真
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统同步与阵列误差校准技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 时间与频率同步
• 3.2.1 时间同步
• 3.2.2 频率同步
• 3.3 发射阵校准
• 3.3.1 理想信号模型
• 3.3.2 误差信号模型
• 3.3.3 发射通道误差参数求解
• 3.4 计算机仿真与实测数据处理
• 3.4.1 时间频率同步仿真及实测数据结果
• 3.4.2 发射阵校准仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 距离-方位耦合及解耦研究
• 4.1 引言
• 4.2 距离误差对DBF 测角影响分析
• 4.3 距离-方位耦合分析及解耦研究
• 4.3.1 采用顺序载频时的距离-方位耦合分析
• 4.3.2 距离-方位解耦
• 4.4 距离-方位二维超分辨
• 4.5 计算机仿真
• 4.6 本章小结
• 附录A4.1
• 第五章 岸-舰双基地波超视距雷达中的直达波抑制
• 5.1 引言
• 5.2 直达波抑制方法
• 5.2.1 时域直达波抑制方法
• 5.2.2 距离-方位域直达波抑制方法
• 5.2.3 多普勒域直达波抑制方法
• 5.3 直达波抑制方法性能分析
• 5.3.1 运算量
• 5.3.2 处理增益
• 5.3.3 直达波抑制后的信干噪比（SINR）
• 5.4 计算机仿真及实测数据结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 岸-舰双基地波超视距雷达中的信道化接收技术
• 6.1 引言
• 6.2 信道化接收技术
• 6.2.1 低通滤波器组信道化接收技术
• 6.2.2 多相滤波器组信道化接收技术
• 6.2.3 原型低通滤波器设计
• 6.2.4 运算量分析
• 6.3 计算机仿真
• 6.4 本章小结
• 第七章 海杂波抑制方法研究
• 7.1 引言
• 7.2 海杂波空时特性
• 7.3 图像域海杂波抑制
• 7.3.1 图像分割
• 7.3.2 形态学滤波
• 7.3.3 海杂波抑制
• 7.4 计算机仿真
• 7.4.1 海杂波仿真
• 7.4.2 海杂波抑制仿真
• 7.5 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间（合作）撰写的学术论文