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《西安电子科技大学》 2008年
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基于SIAR体制的稀布阵米波雷达若干问题研究

赵光辉  
【摘要】: 基于综合脉冲孔径(SIAR)体制的稀布阵米波雷达发射采用多频正交信号发射,由于不形成发射方向图,其在全空域可以实现等功率能量覆盖,相应的接收自由度可以大大提高;同时由于发射接收天线阵元稀布,通过优化设计阵元位置得到较窄的发射、接收波束以及较低的旁瓣电平,有利于减少多径回波的接收。 作为一种米波分布阵体制雷达,该雷达具有良好的反隐身和对抗反辐射导弹的能力,且作用距离远,衰减比微波波段要小,但米波雷达波束宽,角分辨力较差,天线副瓣高,抗干扰能力差等缺点比较明显,特别是俯仰上波束打地,仰角测量精度受到地面(或海面)多径反射的影响较为严重,从而影响了米波雷达对目标高度的准确测量。为针对上述诸多问题,本文从以下几方面展开工作,具体工作概括如下: 1.研究稀布阵米波雷达在阵元数有限、阵列孔径有限、水平维和垂直维分别存在最小阵元间距等约束条件下的天线方向图综合问题。该雷达采用稀布天线,为了降低旁瓣电平,天线综合过程中同时考虑发射方向图和接收方向图的影响,将阵元间距的稀疏约束从规则栅格扩展为仅有两维坐标的约束,提出采用二次编码的改进遗传算法,有效地解决了该雷达天线方向图综合中低旁瓣电平设计问题。结合某工程项目给出了某米波雷达天线阵优化结果。 2.针对同时辐射多载频的正交信号、收发天线稀布且不共用的基于SIAR体制稀布阵米波雷达,以及在低仰角目标回波存在多径现象等问题,提出一种适用于SIAR体制稀布阵米波雷达的方向综合方法,该方法同时在方位和俯仰两维进行数字波束形成(DBF);并结合多载频工作体制,研究了基于多径相干信号分离的稀疏面阵广义MUSIC算法。该方法将发射天线、接收天线的相位延迟同时补偿,在接收端对发射波束进行两维方向综合,提高了雷达的角分辨力和测角精度;并通过降维处理减少了运算量。 3.从模糊函数的角度出发,深入分析了稀疏面阵方位、俯仰二维角度分辨率,详细推导了多径情况下,单目标、多目标的方位、俯仰角度的克拉美·罗界(CRB),为超分辨算法奠定了理论基础。 4.针对SIAR体制下稀布阵米波雷达信号处理流程中测距误差对角度测量的影响,考虑到采样过程中距离维存在量化误差,将超分辨思想引入到距离测量中,提出了距离维超分辨处理方法;且由于发射采用多载频信号,回波信号通道分离后若能进行带宽合成,则相应距离分辨率会比单根天线提高数倍,有利于后续检测与跟踪。针对该体制雷达设计中调频带宽和载频差的不同选取,研究分别采用时频域频谱拼接及频谱外推与Root-MUSIC算法相结合的方法,继而得到目标高分辨距离像。 5.由于低仰角目标回波中存在多径信号,使得米波雷达难以对低仰角目标进行高度测量,为此提出一种适用于多径信号情况下的波达方向估计的迭代方法。该方法将回波信号的相关矩阵,在各个信号子空间中交替投影,可以同时对直达波和反射波进行较精确的波达方向估计,进而有效解决了米波雷达低仰角目标高度测量问题;结合平坦阵地反射模型,提出一种适用于多径情况下的波达方向估计方法。该方法通过差分处理,补偿了多径信号回波相位,使得接收回波中仅包含直达波信号,对差分后数据进行常规数字波束形成即可得到目标俯仰角。上述方法通过某米波试验雷达的实测数据进行了可行性与有效性验证。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN958

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘晓莉;MIMO雷达参数估计方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 陈金立;相位编码MIMO雷达信号处理技术研究[D];南京理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 冯景海;陈文汉;王培国;邓代海;;高原地球站天线驻波测量方法介绍[A];四川省通信学会二零零四年学术年会论文集(二)[C];2004年
10 符红;陈文汉;陈芳群;李泽;;卫星通信地球站多频段选址电测论证计算[A];四川省通信学会二零零四年学术年会论文集(二)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 王力宝;多输入多输出合成孔径雷达关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
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7 王鞠庭;MIMO雷达信号处理:目标检测与角度估计[D];南京理工大学;2010年
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9 刘红明;双基地MIMO雷达原理与理论研究[D];电子科技大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张永胜;伪码调相连续波雷达的性能与应用研究[D];南京理工大学;2004年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张远安;张春荣;强勇;;MIMO雷达正交相位编码信号设计及分析[J];火控雷达技术;2012年01期
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1 刘红明;双基地MIMO雷达原理与理论研究[D];电子科技大学;2011年
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中国期刊全文数据库 前10条
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10 赵永波,张守宏;雷达低角跟踪环境下的最大似然波达方向估计方法[J];电子学报;2004年09期
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8 陈客松;稀布天线阵列的优化布阵技术研究[D];电子科技大学;2006年
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10 吴向东;米波雷达低仰角测高算法及相关技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
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2 温富东;宽带变极化米波雷达原理性试验与实测数据处理[D];西安电子科技大学;2011年
3 何劲;米波雷达超分辨处理方法研究[D];南京理工大学;2004年
4 易辉;基于模拟退火遗传算法的网络负载平衡算法研究[D];武汉理工大学;2006年
5 李忠平;米波雷达超分辨系统技术研究[D];南京理工大学;2004年
6 柴许杨;某型米波雷达测高方法与工程实现[D];西安电子科技大学;2011年
7 卢瑾;基于遗传算法的机器人路径规划研究[D];浙江工业大学;2006年
8 蔡程;基于协同的产品创新项目组合整体优化研究[D];武汉理工大学;2007年
9 张昊;遗传算法在再制造逆向物流网络选址模型中的应用[D];吉林大学;2008年
10 冯俊华;基于遗传算法和位置特异性得分矩阵的动态转录因子结合位点识别方法[D];东北师范大学;2009年
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