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低空目标探测及宽带雷达信号检测研究

赵建宏  
【摘要】: 低空、超低空飞行目标难以检测和跟踪,是雷达面临的四大威胁之一。研究低空目标的检测与跟踪,对于反低空突防具有重要意义,但至今未能有效解决。 宽带雷达优点突出,并且可提高低空目标的检测与跟踪性能。但宽带信号检测理论还没建立起来,现有研究成果的检测性能有待提高,而且尚未开展脉间存在越距离单元走动的动目标检测研究。本文基于总装基金项目,由低空问题的研究引出宽带雷达信号检测理论研究。主要内容为: 1.研究了低空目标检测与跟踪的两种新技术。在分析低空探测难点问题的基础上,提出采用频率分集加权积累检测技术对抗多径效应,使低空检测性能有显著提高。同时,提出并验证了一种采用宽频带扫频测量低空目标高度的新方法。 2.研究了宽带雷达的回波特性。通过实测数据研究了机载宽带雷达的目标回波特性。从杂波生成机理的角度,研究了机载宽带雷达杂波单元构成的时变性和非平稳性。探讨了宽带杂波的幅度分布模型、功率谱模型及统计特性的研究方法,分析了最新的试验研究成果。 3.研究了宽带雷达的检测性能。分析了信号带宽与检测单元的信号、杂波及噪声功率的关系。研究了宽带雷达与窄带雷达目标回波的能量分布函数,在此基础上,基于匹配滤波器,分析了宽带雷达相比窄带雷达在检测性能上的优势。 4.研究了宽带雷达的单脉冲检测。提出了宽带目标回波的单次脉冲检测结构,分析了M/N检测器、模平方积累检测器等经典方法的应用。提出了宽带LFM信号的Radon-Wigner变换方法,该方法产生的衍生散射点可提供检测增益。研究了基于空域散射密度假设的SSD-GLRT检测方法。基于宽带单脉冲回波是随机幅度-相位-时延脉冲串的假设,提出了改进RPPT检测方法。提出基于散射点加窗的GLRT检测方法,检测性能相对最优。最后,推导了散射点RCS服从指数分布的扩展目标最优检测方法,该理论成果验证了基于散射点加窗的GLRT检测方法的良好性能。 5.研究了宽带雷达的多次脉冲检测。宽带雷达动目标回波的脉间越距离单元走动使得经典MTD方法的应用条件不再成立,宽带MTD需对齐多脉冲回波的各周期多普勒距离单元轨迹后再做MTD。本文提出基于快时间频域对齐的MTD方法,增加较小的运算量,实现了宽带MTD,但存在信噪比要求。研究了基于Coherent-Radon变换的宽带MTD方法,这是对齐多普勒距离轨迹的最优方法,但运算量大。基于目标先验多普勒分析,进一步提出基于局域Coherent-Radon变换的宽带MTD方法,它是Coherent-Radon变换方法的快速方法,在增加较小运算量的条件下实现了宽带目标的相干积累检测。


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