基于DPCA的机载雷达主杂波自适应抑制技术研究

【摘要】： 机载雷达下视工作时，地面杂波的影响十分严重。有效的抑制地杂波，是机 载雷达信号处理必须首先解决的问题。在机载雷达中，由于雷达平台运动，将引 起地杂波的多普勒频移和杂波谱展宽。因此，与地面雷达地杂波抑制相比，机载 雷达地杂波抑制更为困难。 传统的机载雷达地杂波抑制方法采用多普勒频域一维自适应滤波，即利用杂 波和目标信号回波在多普勒频域上的差别对杂波进行抑制。频域一维滤波主要考 虑主杂波的抑制。而且对于低速目标，目标和杂波多普勒频率非常接近，其杂波 抑制能力严重下降。空－时自适应处理（STAP）利用机载雷达地杂波多普勒频 率与地杂波空间位置的耦合性，根据目标和杂波在空间－多普勒频域二维空间分 布上的差别对杂波进行抑制。STAP具有很好的主瓣杂波和副瓣杂波抑制能力， 对低速目标也有很好的检测能力。但庞大的计算量限制了STAP在工程中的应 用。 本文主要研究机载战场侦察雷达的地杂波抑制，由于采用了低脉冲重复频率 和低副瓣天线，我们主要考虑主杂波的抑制。机载战场侦察雷达主要用于检测地 面低速运动目标，此时目标多普勒频率与主杂波多普勒频率非常接近，甚至淹没 在主杂波多普勒频谱中。一维频域滤波无法取得很好的主杂波抑制效果，而STAP 又存在工程实现上的困难。寻找一种简单、有效、便于工程实现的主杂波抑制方 法，是本文的主要工作。 由于采用了多路天线接收，自适应相位中心偏置天线（ADPCA）具有一定 的空－时二维滤波特性。ADPCA具有比一维频域滤波更好的主杂波抑制性能和 低速目标检测能力，同时比STAP更易于工程实现。因此，本文选择了ADPCA 作为主要研究对象，设计、实现了基于ADPCA的机载雷达主杂波抑制系统。在 此基础上，本文对ADPCA进行了深入分析，提出了两种实用的主杂波抑制方法， 并对它们的工程实现进行了讨论。 本文的主要工作包括： 1.总结了机载雷达杂波的主要抑制方法，对他们的性能、特点进行了分析。 从中选择了在当前技术条件下能够实现的，并且满足机载战场侦察雷达主杂波抑 制要求的杂波抑制方法ADPCA作为研究重点。 一 2．对机载雷达回彼谱特性进行了深人的分析，建立了较完备和逼真的低脉 冲重复频率机载雷达主波束回波模型，并设计了回波模拟程序。该程序能够模拟 机载雷达主波束回波在时间一空间上的分布特性，对于研究各种杂波抑制方法的 性能具有重要意义。 3．对ADPCA性能进行了分析，重点分析了其空一时H维主杂波抑制特性。 同时，分析了ADPCA在主杂波中心频率不为零时性能下降的原因。在此基础上， 提出一种基于主杂波频移的ADPCA方法。 4．根据机载雷达回彼杂波功率远大于目标信号的特点，在基于线性最小方 差准则STAP方法的基础上，提出一种实用的空一时H维主杂波抑制方法。该方 法利用单脉冲雷达空间上双路接收天线，采用功率倒置准则对回波进行自适应处 理，计算量小，且有一定空一时处理能力。 5．完成了基于ADPCA的机载雷达主杂波抑制系统的硬件实现、调试。为 了配合该硬件系统的调试，完成了机载雷达回波信号模拟系统的设计，调试。 6．分析了本文提出的两种主杂波抑制方法的计算量和在工程中实现的可能 性，提出了对现系统改进的设想。