基于WiMAX的被动雷达理论及系统研究

【摘要】： 有较好的隐蔽性和抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹、抗隐身的“四抗”能力,同时具备无需频谱分配、无电磁污染、便携、低成本、无探测盲区等优点,正逐渐成为近年来雷达领域的研究热点。本文重点开展了WiMAX被动雷达理论与系统的研究,完成了可行性分析、系统设计及实现、在运动目标检测中的应用等方面的研究工作。 首先预测了WiMAX被动雷达的探测能力。在双基地雷达方程的基础上,分析了杂波成分,综合考虑相干累积增益和双基地雷达横截面积,提出了修正的雷达方程,预测了移动WiMAX信号作为被动雷达照射源的探测能力,为被动雷达系统设计提供了理论基础。 其次设计并实现了符合固定WiMAX协议的MIMO-OFDM测试床。该测试床的参数可灵活配置,使得WiMAX被动雷达研究从理论走向实现成为可能。 随后对WiMAX信号进行了波形分析。计算了WiMAX信号的波形参数,分析了固定WiMAX信号及移动WiMAX信号的模糊函数,总结出WiMAX信号物理层参数变化对模糊函数影响的规律。波形参数计算和模糊函数分析结果表明,WiMAX信号的模糊函数为“针床型”,其模糊副峰对运动目标检测的性能并无影响,WiMAX信号的距离分辨率和覆盖方式性能优于已有的被动雷达照射源。 最后提出了简化的WiMAX被动雷达系统架构,设计并实现了首个基于WiMAX的被动雷达系统并将其应用于运动目标检测。提出了基于最小二乘的自适应FIR直达波干扰消除算法、一次性消除静止物体和低速运动物体返回杂波信号的基于最小二乘的时频多维自适应直达波及杂波干扰消除算法。实现了延迟距离-多普勒匹配滤波的二维的运动目标检测算法。室内基于固定WiMAX的运动目标检测实验及室外基于移动WiMAX的运动目标检测实验结果均表明:本文所设计的WiMAX被动雷达系统及所提出的算法能够准确、有效地跟踪运动目标的运动轨迹。 综上所述,本文从理论和实践两方面论证了WiMAX信号作为被动雷达照射源的可行性及其优势,为基于WiMAX的被动雷达系统的实用化打下了基础。