陣列雷達(dá)最優(yōu)子陣劃分與處理研究.pdf

1、對(duì)于大型陣列雷達(dá)而言，子陣技術(shù)可以極大地降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難度和工程代價(jià)，因此在國(guó)際雷達(dá)界倍受重視，并廣泛應(yīng)用在GBR、THAAD、宙斯盾等先進(jìn)的雷達(dá)裝備中。然而子陣設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響雷達(dá)系統(tǒng)的性能，如何實(shí)現(xiàn)最優(yōu)子陣劃分及子陣級(jí)信號(hào)處理面臨著諸多挑戰(zhàn)，也是我國(guó)諸多在研的陣列雷達(dá)迫切需要突破的技術(shù)瓶頸。論文開(kāi)展陣列雷達(dá)最優(yōu)子陣劃分方法與處理技術(shù)的研究，取得的研究成果包括以下幾個(gè)方面：
　　1.子陣技術(shù)基礎(chǔ)。從子陣技術(shù)的內(nèi)涵及應(yīng)用出發(fā)，給出

2、了子陣的數(shù)學(xué)建模方法，揭示了子陣結(jié)構(gòu)對(duì)天線方向圖性能的影響機(jī)理。引入“格論”的數(shù)學(xué)工具給出了陣列雷達(dá)的子陣級(jí)波束形成原理。研究了子陣級(jí)波束形成技術(shù)，將有限視場(chǎng)掃描、寬帶寬角域掃描、同時(shí)多波束掃描等波束形成技術(shù)納入到統(tǒng)一的理論框架下。
　　2.非規(guī)則子陣技術(shù)。針對(duì)陣元按任意柵格分布的平面陣列，提出了多聯(lián)多邊形的新型非規(guī)則子陣設(shè)計(jì)方案，這種新型非規(guī)則子陣能夠在兼顧工程實(shí)現(xiàn)難易的同時(shí)，較好地抑制柵瓣，獲得性能優(yōu)異的天線方向圖。以精確覆蓋

3、理論為基礎(chǔ)，提出了基于X算法的陣面精確劃分和準(zhǔn)精確劃分方法，兩類劃分方法將陣面的劃分問(wèn)題巧妙地轉(zhuǎn)換為精確覆蓋問(wèn)題，能使用任意形狀給定的非規(guī)則子陣得出陣面的精確和準(zhǔn)精確劃分方案。最后，在兼顧天線陣元極化特性和工程實(shí)用性的基礎(chǔ)上，結(jié)合方向圖的量化分析結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化了非規(guī)則的子陣劃分方案。
　　3.重疊子陣技術(shù)。首先，推導(dǎo)了一維和二維的重疊子陣天線的方向圖計(jì)算方法。然后，采用交替優(yōu)化的思想，提出了重疊子陣天線的陣列加權(quán)值優(yōu)化方法。所提方

4、法將一個(gè)復(fù)雜的非凸優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)換為兩個(gè)線性規(guī)劃問(wèn)題的交替求解，能夠在較少的迭代步驟內(nèi)獲得陣元級(jí)和子陣級(jí)的最優(yōu)加權(quán)值，而且能夠獲得性能優(yōu)于傳統(tǒng)兩級(jí)低副瓣加權(quán)方法的方向圖。最后，通過(guò)理論推導(dǎo)和仿真實(shí)驗(yàn)，指出了子陣級(jí)權(quán)值誤差和陣元級(jí)權(quán)值誤差對(duì)方向圖性能的影響機(jī)理。
　　4.單脈沖應(yīng)用中的子陣技術(shù)?；陉嚵袉蚊}沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)框架，給出了和差方向圖的子陣級(jí)綜合方法。采用激勵(lì)匹配準(zhǔn)則研究單脈沖應(yīng)用中子陣劃分的優(yōu)化設(shè)計(jì)，揭示了聚類分析與和差方向圖綜合

5、之間的關(guān)系，并提出了基于聚類算法的子陣劃分優(yōu)化方法，與經(jīng)典的子陣劃分相比，新方法可以靈活控制子陣個(gè)數(shù)、降低方向圖旁瓣，以及改善單脈沖測(cè)角性能。最后，研究了子陣級(jí)的單脈沖處理方法，推導(dǎo)了廣義單脈沖原理及其理論性能，并結(jié)合子陣劃分的優(yōu)化結(jié)果仿真研究了子陣級(jí)的單脈沖測(cè)角性能。
　　5.自適應(yīng)陣列處理中的子陣技術(shù)。分析了SLC技術(shù)、ADBF技術(shù)和STAP技術(shù)等自適應(yīng)陣列處理算法的特點(diǎn)，指出了各種典型處理之間的異同。接下來(lái)，重點(diǎn)研究了子陣級(jí)