机载雷达空时自适应信号处理方法研究.pdf

西安电子科技大学 硕士学位论文 机载雷达空时自适应信号处理方法研究 姓名：田北京 申请学位级别：硕士 专业：信号与信息处理 指导教师：王彤 20090101 摘要 摘要 空时自适应处理技术( S p a c e ．T i m eA d a p t i v eP r o c e s s i l l g ，S T A P ) 能够有效的抑制 杂波，改善机载相控阵雷达检测目标的性能国内外学者在过去3 0 多年中在S 1 = A P 的研究方面取得了很多重要的成果计算自适应权值的协方差矩阵难以估计和协 方差矩阵计算涉及的巨大的计算量和实现复杂度使得全空时自适应处理难以应用 到实际中全空时自适应处理具有良好的性能但是难以实用化，这使得人们转向 研究空时降维∞d u C e d ．I j ‰l 】【，R R ) 处理算法，从而产生了很多可以实用的空时降维 处理算法本论文首先介绍了S ，I = A P 原理和降维处理的原理及几种降维处理算法， 然后对线阵和面阵的非均匀划分进行了研究，提出了用于划分面阵的两种方法， 这两种划分方法的有效性通过仿真实验得到了验证随后本论文从杂波距离．多普 勒谱，角度．多普勒谱和杂波自由度三方面对机载雷达系统的杂波特性进行了分析 研究，针对机载雷达系统的杂波在近程距离呈现出快速变化这一特征，本论文提 出了用分段处理来剔除估计协方差矩阵的样本中的非平稳距离单元样本，然后对 其分段方法做了改进，并通过仿真实验验证了本论文所提出的方法，此方法可以 有效抑制主瓣附近杂波和解决近程杂波快变性引起的非平稳性。

关键字：空时二维自适应处理子阵划分非平稳杂波杂波抑制机载雷达 A B S T R A C T Ⅲ A BS T R A C T W 地位a b i l 姆o fs u p p r e s s i n gc 1 毗e re 虢c t i V e l ya n d 妇p r o 血g 也ed e t e c t i o n p e r f o 眦a n c eo fa 趟) o m ep 厦粥e dr a d a r 印a t l y ，t h et e c h I l i q u eo fS p a c e - t i 玎1 cA d a p 西e P r o c e s s i I l g ( S T A P ) h a sb e e nr e s e a r c h I 甜f ．o rr n o r cm a I I3 0y e a r sa th o m ea 1 1 da b r o a d ．’n l c 0 p 劬瑚瞳“lr a 】n l ( S T A Ph 弱n o tf 0 咖【da n ya p p l i c a t i o ni I lt l l er e a lw o d df ；竹瓶h u g e c o m p u t a t i o nl o a d ，i t sg r e a t 逾l p l e m e n t m i o nc o m p l e x } 吼a r l dm ed i 街c u l 够t 0o b t a i l l e n o u 曲s a m p l e st 0e s t h 】：1 a t e 也ec o v a r i a l l c em a 行i ) 【b e c a u s eo fn o n h o 瑚D g e n e o u s c h a r a c t 耐s t i c so ft l l e 曲．b o n l er a d a rc l u t t e r ．T h eg o o dp e r f o m a l l c ea n dt 1 1 ed i 伍c u n yt 0 i l n p l e m e n tO f 也eo p t i 姗】m ．矗mr a | 呔S 1 ：A Pg i v et 1 1 eb i I t l lt 0t h er e d u c e d - r 锄k ( 肼p a l g o r i t l l n l S ，m a l l yo fw h i c hc 锄b el l s e di nr e a lt i l n ep r o c e s s i I l g ．T ．w om e t h o d sa r e p r o p o s e do f 跚m gs u b 锄≈l y sf ．0 r 廿1 ep r o c e s so f 蛐r e c e i V e d 仔o ml 鹕ep l a n a r a r r a _ y s ，、加也廿1 e i rV a l i ds i I I l u l a t i o nr e s u l t Sc o I l l p a r c d 、析t ht h a to ft h ee q j 础n o i s ep o w e r l n e m o da n d ，斌rt h e 砌∞d u C t i o no f t h et h e o r yo f 也eo p t i m 瑚af b l l r a n kS T A P 姐d 也e R e d u c e d —R A l l kS r I 时a I l ds e v e r a lR e d u c e d —R a l l kS T A Pa l g o r i m m sa n dm er e s e a r c ho f 静．0 u p i n gs u b a r r a y so fb o 也l i I l ea n dp l a n a ra r r a y s ．T h ec h a r a c 把r i s ：t i c so f 也ea i r ．b o m e r a d a rc 1 眦e ra r er e s e a r c h e d 盘o mt l l eV a r i a t i o no ft ：h eD o p p l e r s p e c t m m 、城t 1 1t ：b e 船n g e s ， m eV a r i a t i o no f 也eD o p p l e rs p e C t n l m 讹也ea n 出e s ，a n d 也ec l u ：t t e rd e g r e e so f 盘e e d o m ．Am e t l l o da n da ni m p r 0 V e do n ea r ep r o p o s e dt 0c h o o s et h e 仃2 l i n ．m gs a m p l e s w K c ha r e 砌e p e n d e 矾ya n di d e n t i c a l l yd i 矧b u t e d ( i i d ) f o re s t i m a 血l gm ec o v 撕a I l c e m a 伍x ．T h cc o m p u t e rs i m u l a t i o nV a l i 眦e s 也em e t h o d sp r o p o s e d ，a I l ds h o 、v st 1 1 a t 也e c l u t t e r1 1 e a rt 1 1 em a i n ．b e 锄c a nb es u p p r e s s e da 1 1 dt l l ep r o b l e mo ft ：h en o n h o m o 舀m e o u s c _ I 掰a c t e ro ft 1 1 ea i r b o m ec 1 1 】曲e rc a u s e db yt t l eq u ic ：kV a r i a t i o no fc l u t t e rw i 廿l 也er a n g e i n1 1 e a rr a I n g ec a I lb es o l v e d ． K e y w o r d s ：S p a c e —t i m eA d a p t 如eP m c e s s i n g( s 1 A P )S u b - a r r a yS y n t h 鹤i s N o Ⅱ．咖勘n a r yC I u 慨r C l u t t e rS u p p 懈s i 蛆越r b o m eR a d 盯 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：一塑墨竖高一 本人承担一切相关责任 日期呈2 丝2 ：兰呈 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学本人保证毕 业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学 学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文 保密的论文 在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书 本人签名：! 望墨坠丕日期兰2 全丕兰：兰墨 导师签名：』显盛日期星1 2 仝：呈：塑导师签名：』立趟日期星1 2 仝：呈：堡 第一章绪论 第一章绪论 1 ．1 研究背景及其意义 机载雷达是现代战场最重要的传感器之一。

由于以飞机作为平台，使其对低 飞目标的可视距离比地基雷达远的多，并且可以灵活、快速地部署在所需要的地 方担任警戒，指挥等重要任务，因此受到广泛的重视此类雷达系统的优越性已 在很多文献上得到反映，也为现代局部战争所证实这类雷达做下视工作时，地 杂波不仅强大，而且由于不同方向的地杂波对于机载的速度各异，从而使杂波谱 大大扩展，杂波呈现出很强的时空耦合性，从而严重的影响了检测性能有效地 抑制地杂波是机载雷达下视工作的难题，而且也是必须解决的问题 随着军事技术的发展和战场环境的复杂化，采用超低副瓣天线和偏置天线相 位中心( D P C A ) u J 等传统技术的机载雷达越来越难以满足现代战场的要求目标在 现代战场上常常是大纵深、全方位、多批次、全高度的可以无惯性捷变的相控 阵天线由于可以满足现代战场得到越来越多的人的重视许多国家的新一代的机 载预警雷达或下一代的机载火控雷达均采用了相控阵体制在这一新的体制下， 可以采用空时自适应处理( S T A P ) 技术获得更高的检测性能 由于机载雷达的地物杂波空时之间是耦合的，当载机的速度向量一定，某处 地杂波的多普勒频率与它相对于载机的方向和载机的速度向量的夹角余弦成正 比，杂波通常在空时二维平面内成斜线或椭圆分布。

S T A P 利用空时二维数据改变 系统的二维响应，能够补偿系统误差的影响，形成与杂波匹配的斜凹口，可以有 效地改善系统的检测性能 1 9 7 3 年L ．E ．B r e 姗，J ．D ．M a l l 甜和I ．S ．R e e d 首次提出了空时二维自适应处理 的概念【2 】国内外对S ’r A P 的研究已经开展了3 0 多年，最初的研究仅局限于理论， 主要研究空时最佳检测理论和杂波特性由于计算量和设备的代价太大，全空时 处理虽然性能优越但是无法在工程上得以实现后来为了使S ，r f 廿走向实用化，研 究重点转向降维S T A P 处理，人们的这方面做了大量的研究工作，产生了各种各样 的降维处理算法为了推动S T A P 的发展，美国相继进行了M o u n t a i nT o p 计划和 M u M —C h a n n 。