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基于无源雷达的动目标回波仿真与定位研究

刘璇  
【摘要】:随着现代电子战争中雷达侦察系统的“四大威胁”的日益严峻,无源雷达由于其具有良好的“四抗性”,较好的隐蔽性,抗打击能力强,侦察范围广等诸多优势,得到广泛的关注与研究。利用计算机仿真技术对无源雷达系统接收的动态目标回波信号进行仿真,将仿真的回波数据用于无源雷达系统的相关信号处理算法的验证、目标散射特性分析等,对于研究无源雷达系统有重要的意义。 针对无源雷达系统的回波信号仿真问题,首先从该系统的组成结构上与传统双基地雷达进行了对比和分析,从系统组成上分析了无源雷达系统相比于传统双基地雷达系统有“四抗性”的原因,同时给出了无源雷达系统中常用的几种外辐射源信号的性能分析和仿真,为无源雷达系统挑选外辐射源提供依据。 本文主要使用调频广播信号作为外辐射源信号进行研究,调频广播的带宽较窄,使该无源雷达的距离分辨率较宽,观测的飞行动目标可以用点目标模型来近似分析。点目标回波模型中,影响最大的即是目标的复散射系数(Complex radar cross section)。为了更加精确的获得目标的复散射系数,本文使用计算机辅助建模与电磁计算软件相结合的仿真方法获得目标的全姿态角下的静态RCS数据库,再针对目标运动和机体扰动问题,对其轨迹进行仿真,获得了目标的动态RCS数据。 针对调频广播发射天线架设不高的问题,分析了TRP(Two-ray path)传输损耗模型,给出了直达波与散射回波的功率关系。然后在传统点目标回波表达式的基础上,对无源雷达系统与目标的空间几何位置关系进行了严格的推导,分析了动目标的时延、多普勒频移及复散射系数与时间的关系,并通过仿真实验分析了复散射系数相位随时间变化对回波信号频率的影响。 论文最后针对多普勒分析方法不能对加速动目标进行检测的缺点,提出了基于分数阶傅里叶变换和多普勒分析的无源雷达动目标检测算法,能有效检测出目标,并正确估计出目标的时延、初始多普勒频移及目标加速度等参数,仿真验证了该方法的有效性。


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