基于TS201的空时自适应处理算法研究及工程实现

【摘要】：空时二维自适应信号处理(STAP)技术采用先进的相控阵技术与现代数字信号处理技术相结合,已经成为了雷达领域的研究热点之一,该技术的核心问题是有效的抑制杂波和干扰。近年来,随着器件水平的不断发展,海量数据处理已成为可能;而数字波束形成技术的迅速发展,为空时自适应权值的精确控制和处理速度的提升提供了保障,这为STAP技术在数字阵列雷达中的应用提供了有利条件。 本文以多功能数字阵列软件雷达的研制为背景,围绕空时二维自适应处理相关的理论及工程实现等问题,介绍了STAP的基本原理、STAP的降维原理及几种典型降维算法,分析了几种非均匀环境对空时自适应处理性能的影响,探讨了基于TS201的空时自适应处理的实现问题。论文的主要内容包括四部分: 第一部分首先建立了空时自适应处理的信号模型,在等间距线阵模型的基础上研究了STAP的基本原理,谈论研究了局域杂波自由度及STAP抑制杂波的机理。第二部分介绍了降维STAP的基本原理及其分类,分析了辅助通道法,和差波束法,杂波协方差矩阵特征向量分解法及互谱尺度法等几种典型的STAP降维方法及其性能,在此基础上提出了一种基于互谱思想的协方差矩阵特征向量分解降维算法并仿真分析了其性能,该方法在抑制杂波方面不仅性能较优而且实现结构较为简单。 第三部分研究了杂波功率非均匀、干扰目标、孤立干扰三种最典型的非均匀现象,分析仿真了其对STAP性能的影响,并分别指出了各自的抑制方法,在此基础上提出了一种改进的基于特征分解的非均匀检测器来抑制干扰目标。 第四部分分析了空时自适应处理算法流程,建立了STAP并行计算模型,结合本课题研制的某数字阵列雷达验证平台,给出了空时自适应处理全局流水,局部并行的工程实现方法,并用仿真数据对系统进行测试,测试结果验证了系统能够满足STAP处理实时要求。