穩(wěn)健的雜波抑制與參數(shù)估計(jì)方法研究.pdf

1、機(jī)載預(yù)警雷達(dá)作為一種軍用傳感器，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中發(fā)揮著重要作用。機(jī)載雷達(dá)在探測低空目標(biāo)時(shí)，處于俯視工作狀態(tài)，不可避免地會(huì)接收到許多地面雜波。地面雜波強(qiáng)度大、范圍廣，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)往往淹沒在雜波中，從而導(dǎo)致了機(jī)載雷達(dá)的檢測性能下降。機(jī)載雷達(dá)雜波抑制技術(shù)包括超低副瓣天線、偏置相位中心天線和空時(shí)自適應(yīng)處理（STAP）。空時(shí)自適應(yīng)處理是一種二維的自適應(yīng)濾波技術(shù)，其利用陣列天線提供的空域自由度與相參脈沖串提供的時(shí)域自由度來構(gòu)造二維濾波器，具有較好的雜波抑制

2、能力，有效地提高了機(jī)載雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測性能。STAP的理論已經(jīng)較為完善，但是在實(shí)際的工程應(yīng)用中，依然面臨著較多問題。小樣本條件下的STAP方法、非均勻環(huán)境下的STAP方法、穩(wěn)健的STAP方法、知識輔助的STAP方法以及復(fù)雜電磁環(huán)境下的STAP方法是目前STAP研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題同時(shí)也是亟需解決的問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了對角加載參數(shù)的估計(jì)問題。對角加載可以提高空時(shí)自適應(yīng)處理在小樣本情況下的性能。然而，在實(shí)際中加載參

3、數(shù)的確定是一個(gè)較為困難的問題。為了解決這個(gè)問題，提出了一種基于回波數(shù)據(jù)的自適應(yīng)的對角加載參數(shù)估計(jì)方法。該方法首先將對角加載問題轉(zhuǎn)化為 Tikhonov規(guī)劃問題，然后利用廣義交叉驗(yàn)證準(zhǔn)則構(gòu)造優(yōu)化問題，最后采用割線法求解優(yōu)化問題、計(jì)算加載參數(shù)。仿真數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法可以準(zhǔn)確的估計(jì)加載參數(shù)，提高了對角加載在實(shí)際中的應(yīng)用性。⑵研究了密集目標(biāo)的檢測問題。機(jī)載雷達(dá)在地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測時(shí)，主波束照射范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)密度較大。協(xié)方差矩陣受到目標(biāo)信號嚴(yán)

4、重?cái)_動(dòng)，傳統(tǒng)的非均勻檢測器性能下降。為了解決這個(gè)問題，提出一種基于重加權(quán)自適應(yīng)功率剩余的穩(wěn)健非均勻檢測器。該方法通過對訓(xùn)練樣本集自適應(yīng)重加權(quán)來降低奇異樣本對協(xié)方差矩陣計(jì)算的影響。仿真與實(shí)測數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法可以有效剔除訓(xùn)練樣本中的奇異樣本，提高了傳統(tǒng)的自適應(yīng)功率剩余檢測器的穩(wěn)健性。⑶研究了陣元幅相誤差估計(jì)問題。機(jī)載雷達(dá)的陣元幅相誤差會(huì)影響運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的參數(shù)估計(jì)與定位性能。為了解決這個(gè)問題，提出了雜波子空間正交法與雜波Frobenius范

5、數(shù)擬合法兩種陣元幅相誤差估計(jì)方法。雜波子空間正交法利用雜波補(bǔ)空間與最大左奇異值矢量的正交性來估計(jì)陣元幅相誤差，而雜波Frobenius范數(shù)擬合法通過擬合重構(gòu)的數(shù)據(jù)和實(shí)際的接收數(shù)據(jù)來估計(jì)陣元幅相誤差。仿真數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與現(xiàn)有方法相比，這兩種方法在低脈沖數(shù)目、低樣本數(shù)目、低雜噪比的情況下均能取得良好的參數(shù)估計(jì)精度和穩(wěn)健性。⑷研究了載機(jī)速度與偏航角的估計(jì)問題。速度與偏航角是知識輔助空時(shí)自適應(yīng)處理中的必要參數(shù)，然而，在某些情況下，這兩個(gè)參數(shù)無

6、法獲得或者精度較低。為了解決這個(gè)問題，提出了一種基于曲線擬合的參數(shù)估計(jì)方法。該方法首先利用子孔徑平滑capon譜估計(jì)接收數(shù)據(jù)的功率譜，然后利用門限檢測方法提取雜波對應(yīng)的功率譜軌跡，最后將雜波軌跡的空時(shí)二維頻率值與已知的雷達(dá)構(gòu)型參數(shù)代入最小截?cái)喽斯烙?jì)器求解。仿真與實(shí)測數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法改善了傳統(tǒng)的曲線擬合方法的精度與穩(wěn)健性。⑸研究了相干轉(zhuǎn)發(fā)式干擾的對抗問題。相干轉(zhuǎn)發(fā)式干擾會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)在接收端產(chǎn)生大量虛假目標(biāo)，降低雷達(dá)對真實(shí)目標(biāo)的檢測性