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地杂波环境中OFDM雷达目标检测方法研究

刘晓斌  
【摘要】:地杂波环境中的目标检测一直是雷达领域的研究难点,在实际战场环境中,雷达的检测性能还面临多径、干扰等多种因素的严重制约。作为新的雷达体制,OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)雷达具备多载频、子载波之间相互正交、信号编码方式多样、易于进行波形设计等优势。然而,在不同环境下OFDM雷达目标检测、识别、跟踪等各项性能如何,仍有待深入研究。尤其在地杂波环境中,杂波的幅度分布特性与空间分布特性等,都对OFDM雷达的目标检测性能产生影响。本文立足于此,主要研究了基于似然比检验和基于空时滤波的OFDM雷达目标检测方法。全文主要分为四个部分:第一部分论述了课题的研究背景及意义,并从地杂波环境中雷达目标检测所采用的方法和技术、OFDM雷达关键技术与目标检测方法等方面,阐述了相关问题的研究现状。第二部分着重讨论了地杂波的幅度统计特性与空间分布特性。首先,分析了不同幅度分布的地杂波特性,并仿真产生了相应的杂波信号;然后分析了地杂波的空间分布特性,给出了基于散射单元划分的杂波回波模型及仿真结果。第三部分研究了基于似然比检验的OFDM雷达目标检测方法。首先分析了OFDM雷达信号的基本特性与优缺点;然后,建立了地杂波环境中基于似然比检验的目标检测模型,并采用波形设计方法,改善了雷达的检测性能;最后,仿真分析了OFDM信号峰均功率比约束对检测性能的影响。第四部分研究了基于空时滤波的OFDM雷达目标检测方法。首先分析了地杂波环境下雷达旁瓣对消的性能,发现地杂波的空间分布特性影响了旁瓣对消最优权值的求解,导致对消失效,影响目标检测。为解决此问题,针对OFDM雷达,在机载雷达背景下,建立了OFDM雷达空时自适应处理模型,利用杂波与干扰的空时特性差异实现目标检测。最后,提出了基于多目标优化的波形设计方法,在保证OFDM良好的模糊图特性的同时,提高了雷达空时自适应处理滤波输出,改善了目标检测性能。论文研究的地杂波中的目标检测方法丰富了OFDM雷达相关理论,提出的波形设计方法,有利于改善地杂波环境下OFDM雷达分辨能力与目标检测性能。


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