正交波形MIMO雷達(dá)射頻隱身技術(shù)研究.pdf

1、MIMO雷達(dá)可以靈活地劃分子陣，可在空間形成低增益的寬波束，通過(guò)同時(shí)多接收波束和更長(zhǎng)時(shí)間的積累，可以達(dá)到與傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)相同的探測(cè)性能。同時(shí)，MIMO雷達(dá)具有更好的射頻隱身潛力，特別是抗主瓣截獲能力。在雷達(dá)射頻隱身越來(lái)越受到關(guān)注的今天，本文將圍繞如何提高M(jìn)IMO雷達(dá)射頻隱身性能展開(kāi)，主要將研究如下內(nèi)容：
　　（1）通過(guò)截獲因子對(duì)比MIMO雷達(dá)與相控陣?yán)走_(dá)的低截獲性能。對(duì)于截獲設(shè)備具有對(duì)雷達(dá)信號(hào)脈沖的積累能力的情況，根據(jù)MIMO雷達(dá)

2、與相控陣?yán)走_(dá)的寂靜距離之比與MIMO雷達(dá)子陣數(shù)的關(guān)系，比較兩種雷達(dá)的低截獲性能。
　?。?）研究MIMO雷達(dá)搜索模式下提高射頻隱身性能的優(yōu)化方法。針對(duì)MIMO雷達(dá)在搜索模式下的射頻隱身問(wèn)題，建立了MIMO雷達(dá)搜索模式下的射頻隱身性能優(yōu)化模型，并提出一種基于資源管理的射頻隱身優(yōu)化算法。該算法可自適應(yīng)控制MIMO雷達(dá)執(zhí)行搜索任務(wù)時(shí)天線劃分的子陣數(shù)、信號(hào)占空比、波束駐留時(shí)間和搜索幀周期，在滿足搜索性能的條件下達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)射頻隱身性能的目

3、的。仿真結(jié)果表明，該優(yōu)化算法比相應(yīng)的非射頻隱身的搜索狀態(tài)具有更好的射頻隱身性能。
　?。?）提出了一種MIMO雷達(dá)跟蹤模式下提高射頻隱身性能的優(yōu)化方法。該方法通過(guò)建立隱身性能優(yōu)化模型，把子陣數(shù)、峰值發(fā)射功率、波束駐留時(shí)間及采樣間隔作為優(yōu)化變量，并用遺傳算法對(duì)優(yōu)化模型求解，驗(yàn)證了本章算法的有效性。由優(yōu)化結(jié)果可知，無(wú)論確知截獲接收機(jī)的位置（如截獲接收機(jī)位于雷達(dá)跟蹤的目標(biāo)上），還是不知道截獲接收機(jī)的位置，只有其在某個(gè)區(qū)域內(nèi)服從均勻分布的

4、先驗(yàn)信息，本算法都比僅自適應(yīng)采樣間隔的算法具有更好的射頻隱身性能。
　　（4）研究了基于射頻隱身的MIMO雷達(dá)波束形成方法。給出了一種基于提高雷達(dá)射頻隱身性能考慮的MIMO雷達(dá)發(fā)射波束形成方法，該方法首先分別設(shè)計(jì)各正交信號(hào)的方向圖，使之分別指向特定的不同目標(biāo)，并提出采用基于離散長(zhǎng)球序列（Discrete Prolate Spheroidal Sequences，DPSS）的方法，在截獲接收機(jī)的方向形成寬的零陷；然后，根據(jù)各目標(biāo)方向

5、的波束增益，使雷達(dá)輻射探測(cè)目標(biāo)所需的最小功率。通過(guò)零陷和輻射功率控制以有效提高M(jìn)IMO雷達(dá)的射頻隱身性能。利用發(fā)射方向圖可以進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)的特點(diǎn)進(jìn)行低副瓣發(fā)射方向圖的設(shè)計(jì)，給出一種MIMO雷達(dá)低副瓣發(fā)射方向圖設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)得到的發(fā)射方向圖將輻射能量集中在目標(biāo)方向的同時(shí)，大大降低了副瓣水平，有利于提高M(jìn)IMO雷達(dá)的射頻隱身性能。
　?。?）研究了MIMO雷達(dá)同時(shí)多目標(biāo)跟蹤情況下的射頻隱身優(yōu)化方法。給出了MIMO雷達(dá)通過(guò)同一波束覆

6、蓋多個(gè)目標(biāo)，對(duì)各目標(biāo)進(jìn)行同時(shí)跟蹤時(shí)的射頻隱身優(yōu)化方法。以截獲接收機(jī)接收到的雷達(dá)信號(hào)的平均信噪比的最小化為目標(biāo)，根據(jù)是否將雷達(dá)目標(biāo)位置當(dāng)作隨機(jī)量，給出兩種關(guān)于目標(biāo)回波信噪比的約束條件，建立了相應(yīng)的射頻隱身優(yōu)化模型。通過(guò)該優(yōu)化模型優(yōu)化得到的參數(shù)，可以在保證雷達(dá)回波信噪比性能的情況下，使截獲接收機(jī)處的雷達(dá)信號(hào)的平均信噪比最小化，從而盡可能地降低雷達(dá)被截獲接收機(jī)檢測(cè)到的概率。
　　（6）分析了正交順序步進(jìn)頻線性調(diào)頻信號(hào)和正交相位編碼信號(hào)兩

7、類MIMO雷達(dá)信號(hào)的抗時(shí)差估計(jì)性能。首先介紹時(shí)差定位的基本原理，給出MIMO雷達(dá)信號(hào)互相關(guān)的一般形式，并分析真實(shí)時(shí)延處的互相關(guān)函數(shù)值與兩偵察接收機(jī)相對(duì)于雷達(dá)的夾角的關(guān)系，最后分析順序步進(jìn)頻線性調(diào)頻（Stepped Frequency Division LFM，SFDLFM）和相位編碼這兩種特定MIMO雷達(dá)信號(hào)的抗時(shí)差估計(jì)性能與雷達(dá)信號(hào)參數(shù)以及偵察接收機(jī)相對(duì)雷達(dá)的夾角的關(guān)系，并給出相應(yīng)的仿真結(jié)果。分析結(jié)果可為實(shí)際應(yīng)用中，考慮抗時(shí)間定位時(shí)的