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机载相控阵雷达地面低速动目标检测技术研究

江朝抒  
【摘要】: 机载雷达地杂波抑制和地面动目标检测是机载雷达信号处理中的关键技术,随着电子技术的发展,以及相控阵雷达具备的众多优势,越来越多的机载雷达采用相控阵雷达体制,因此研究适合于现有的机载相控阵雷达体制的地面动目标检测技术,并开发出具有较好地面低速运动目标检测性能的实时处理系统,具有非常重要的应用价值。 本文以机载侧视雷达和机载火控(前视)雷达两种典型雷达作为研究平台,主要的创新性研究内容如下: 首先,提出了一种基于阵元数字内插的机载侧视相控阵雷达DPCA(相位中心偏置天线)方法。该方法继承了传统DPCA处理简单,易于实现的优点,克服了传统的DPCA技术要求雷达平台运动参数和雷达参数严格满足DPCA条件的限制。研究结果表明,该方法不仅与最优STAP相比运算量低,而且在雷达参数和平台运动参数偏离DPCA条件时,其信杂比改善因子超过两通道最优DPCA处理10dB以上。因此,是机载侧视相控阵雷达进行地面动目标检测的一种较好的选择。 其次,针对传统机载雷达多为单脉冲体制的特点,以及采用现有的∑△-STAP技术实时处理系统实现的困难,提出了一种基于DPCA相位补偿的降维∑△-STAP方法。该方法先进行与传统电子式DPCA的相位补偿原理类似的降维,然后再进行降维后的∑△-STAP处理,该方法在与现有的∑△-STAP方法相比,运算量仅为其1/3,而平均信杂比改善因子损失仅为3dB,有利于机载雷达实时信号处理,并被成功应用于某机载火控相控阵雷达中。 第三,提出了一种基于单脉冲测角的机载火控相控阵雷达地面低速动目标检测方法。该方法以一种新的思路,利用单脉冲雷达和波束主杂波谱区固定回波的偏角与多普勒频率相对应的规律性,将动目标回波视为对这种规律性的干扰,从而利用单脉冲测角误差在主杂波谱区进行地面极低速动目标检测。该方法可以实现位于机载雷达主杂波谱区内部的极低速运动目标的检测。而且在主瓣杂波谱无折叠的情况下,雷达平台运动速度越高,检测性能越好。 第四,在基于Chirp子脉冲步进频率雷达的动目标检测处理中,提出了一种基于去相关处理的去距离混叠方法,该方法与现有的其它方法相比,因为不需要进行增采样处理,因此数据率和运算量均大为降低,且能够有效解决距离混叠问题而提高单元信杂比和减少虚警。在此基础上,进一步提出了基于Chirp子脉冲步进频率雷达高分辨信号处理的地面动目标检测处理方案。 第五,在上述机载相控阵雷达地面动目标检测技术理论研究的基础上,作者负责研制了某型机载火控相控阵雷达信号处理机的地杂波抑制和地面低速动目标检测、CFAR(恒虚警)和单脉冲测角系统,该系统所有指标均达到设计要求,已成功通过验收和鉴定。


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