微波稀布陣SIAR參數(shù)估計(jì)及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、微波稀布陣綜合脈沖孔徑雷達(dá)(SIAR)采用大型稀布陣發(fā)射多載頻正交信號(hào)以保證對(duì)全空域的各向同性照射，采用小型均勻陣列或單根天線接收。在接收端通過綜合脈沖孔徑技術(shù)將小帶寬信號(hào)合成大帶寬信號(hào)，并在接收端形成發(fā)射和接收方向圖。該雷達(dá)距離和角度分辨率較高，具有抗反輻射導(dǎo)彈、抗有源定向干擾、抗隱身以及抗低空突防能力和小型、高機(jī)動(dòng)、高精度的特點(diǎn)。本論文就該雷達(dá)參數(shù)估計(jì)及相關(guān)技術(shù)展開研究，主要內(nèi)容如下：
　　 1.簡單介紹了微波稀布陣SIAR

2、系統(tǒng)組成及特點(diǎn)，研究了調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)的波形特點(diǎn)及其參數(shù)選擇問題，推導(dǎo)了發(fā)射陣和接收陣均為均勻面陣時(shí)該信號(hào)接收數(shù)字波束形成(DBF)和發(fā)射綜合處理的數(shù)學(xué)過程，分析比較了單雙基地角分辨力，指出發(fā)射陣隨機(jī)稀布可去距離-角度耦合，最后對(duì)雙基地體制下的時(shí)間、頻率同步技術(shù)和陣列誤差校正進(jìn)行了簡要介紹。
　　 2.分析了稀布陣SIAR距離柵瓣產(chǎn)生的機(jī)理，在脈沖寬度Te和發(fā)射陣元數(shù)Ne不變的情況下，給出了距離柵瓣隨參數(shù)Bu和Δf的變化情

3、況，并在此基礎(chǔ)上提出加權(quán)距離柵瓣抑制法和離散傅立葉變換(DFT)距離柵瓣抑制法，采用兩種方法抑制后主柵瓣比均可達(dá)40dB。
　　 3.研究了稀布陣SIAR目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)。建立了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)存在加速度時(shí)的回波模型，并提出了兩種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法。一是多項(xiàng)相位變換(DPT)和相位差聯(lián)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法。該方法利用DPT將目標(biāo)加速度和速度分離，再采用分段相位差法分別對(duì)加速度和速度進(jìn)行估計(jì)。二是DPT和解調(diào)頻聯(lián)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法。該方法

4、首先由DPT法得到目標(biāo)加速度的粗估計(jì)值，再在加速度的粗估計(jì)值附近利用解調(diào)頻法對(duì)加速度和速度進(jìn)行同時(shí)估計(jì)，克服了一般解調(diào)頻方法運(yùn)算量大的缺點(diǎn)。最后還提出了一種解速度模糊的新方法。該方法不需重復(fù)發(fā)射多重頻信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)速度解模糊，從而降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，減少了運(yùn)算量。
　　 4.研究高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的距離、方位和俯仰參數(shù)估計(jì)問題。在稀布陣SIAR中，目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)不僅引起距離單元走動(dòng)，而且使通道分離后各通道信號(hào)的多普勒頻率有差異，這樣無法直接

5、利用多重信號(hào)分類(MUSIC)算法進(jìn)行多維參數(shù)估計(jì)。論文針對(duì)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提出了兩種參數(shù)估計(jì)方法。第一種利用速度估計(jì)值構(gòu)造補(bǔ)償因子，校正目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)引起的距離和多普勒走動(dòng)，然后再利用MUSIC方法進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。多目標(biāo)情況下，不同目標(biāo)在進(jìn)行校正時(shí)會(huì)產(chǎn)生交叉項(xiàng)，本文采用“CLEAN”方法分別在距離維和多普勒維進(jìn)行處理，將各個(gè)目標(biāo)的距離和多普勒信息提取出來再進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。第二種方法是基于Keystone變換的多維參數(shù)估計(jì)方法。對(duì)距離單元不走動(dòng)而

6、多普勒走動(dòng)的低速目標(biāo)直接在多普勒域進(jìn)行Keystone變換即可；對(duì)距離和多普勒均走動(dòng)的高速目標(biāo)，提出利用基于級(jí)聯(lián)Keystone變換的處理方法，對(duì)變換后的結(jié)果應(yīng)用MUSIC算法進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，從而解決高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的多維參數(shù)估計(jì)問題。
　　 5.研究了基于寬帶聚焦的稀布陣SIAR角度估計(jì)方法。稀布陣SIAR每一個(gè)接收天線接收的同一目標(biāo)回波信號(hào)經(jīng)通道分離后具有Ne個(gè)不同的頻率，該多普勒頻率不一致使得常規(guī)超分辨方法無法直接對(duì)目標(biāo)角度進(jìn)行

7、估計(jì)。借鑒寬帶聚焦的思想將每路接收信號(hào)中Ne個(gè)頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)聚焦到同一頻點(diǎn)上，克服了各通道多普勒頻率的不一致性，然后再利用MUSIC算法進(jìn)行角度估計(jì)。計(jì)算機(jī)仿真表明，該方法能夠?qū)\(yùn)動(dòng)目標(biāo)角度進(jìn)行有效估計(jì)。
　　 6.研究了雙基地體制下，采用面陣接收時(shí)，數(shù)字單脈沖測量技術(shù)在稀布陣SIAR目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用。該雷達(dá)跟蹤的任務(wù)就是根據(jù)搜索提供的目標(biāo)參數(shù)的粗測值實(shí)時(shí)跟蹤距離和、目標(biāo)相對(duì)于發(fā)射站和接收站的方位角、俯仰角這五個(gè)參數(shù)并形成航跡。給出