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线性调频雷达典型有源干扰抑制技术研究

任家琪  
【摘要】:雷达干扰抑制技术一直是雷达信号处理领域最为重要的研究方向之一,雷达系统必须在复杂的电磁干扰环境中,依然能保持正常运转,才能在实际电子对抗中赢得优势。然而,随着高速数字电路技术的快速发展,雷达系统所面临的电磁干扰环境日益恶劣。传统的压制式干扰依然在发挥作用,基于数字射频存储器技术和直接数字合成技术的欺骗性干扰又给现代雷达系统带来了新的挑战,一些新型的、更加复杂的干扰样式更是不断涌现。因此,如何增强雷达系统抗有源干扰的能力,受到广泛的研究和关注。本文基于线性调频体制的雷达系统,围绕典型的有源干扰样式,对干扰抑制技术展开了深入分析和研究。重点研究了噪声调幅干扰、转发式密集假目标和卷积式灵巧噪声干扰的抑制方法和实现算法,主要的工作和贡献有:1)噪声调幅干扰的抑制提出了一种基于最大似然的自适应迭代参数估计方法,并通过频域对消方法抑制干扰。针对噪声调幅干扰的数学模型,研究了其似然函数的特点,给出了一种基于修正傅立叶系数插值的参数粗估计方法,理论分析了该方法的参数估计性能以及参数估计的克拉美罗下界;设计了噪声功率比的估计方法,进而提出了基于最大似然准则和梯度下降策略的参数精估计迭代算法,并通过理论分析得到了迭代的收敛条件。仿真实验表明,所提方法的参数估计均方误差渐进无偏逼近克拉美罗下界,优于已有的其它方法,噪声调幅干扰的抑制效果明显增强。2)转发式密集假目标干扰的抑制针对完全转发干扰样式,分析了实际数据中干扰的特点,建立了干扰的数学模型;针对模型中多分量线性调频干扰时域部分混叠的特点,提出了一种多步干扰消除的参数估计方法,分析了参数估计的克拉美罗下界;在此基础上,通过干扰重构和对消的方式来抑制干扰。仿真实验验证了所提算法参数估计的均方误差逼近克拉美罗下界,实际数据的结果表明了所提干扰抑制方法的有效性及适用条件。针对部分转发干扰样式,总结了不同干扰样式的共同特点,建立了统一数学模型;针对模型中不同部分转发分量拼接的特点,提出了一种基于集合经验模态分解的参数估计方法,并通过干扰重构和对消的方式来抑制干扰。仿真结果显示,所提方法的干扰抑制性能优于其它已有方法。针对雷达在实际工作中会受到通信信号干扰的情况,分析了实际数据中无意通信干扰的特点,对通信干扰进行了建模,进而提出了一种基于多维经验模态分解的批处理方法,将干扰分解到不同的多维本征模态函数中进行抑制。经由仿真实验,验证了该算法能够有效抑制通信信号的干扰。3)卷积式灵巧噪声干扰的抑制针对干扰与目标回波移频的不同,分析了卷积式灵巧干扰经脉冲压缩后调频斜率、移频以及峰值位置之间的关系,提出了一种基于污迹谱的方法,分辨出真实目标回波。通过仿真实验,验证了所提方法在干扰表现不同特征时的干扰抑制效果,且该方法的干扰抑制性能优于其它已有方法。通过分析灵巧噪声干扰各干扰分量时延相关性的特点,提出了一种基于原子分解的方法,分离目标回波和干扰。通过仿真实验结果,验证了所提方法的干扰抑制效果。


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