相控陣雷達低空目標檢測技術研究與實現(xiàn).pdf

1、多徑效應是制約雷達低空探測性能的主要因素之一，不同路徑的回波疊加后導致幅度產生強烈起伏，甚至發(fā)生深度衰落，使得雷達在較低的信噪比情況下對目標進行檢測。本文圍繞低空目標檢測問題，研究了頻率分集陣列（FDA）雷達的低空目標探測性能，并在FPGA中實現(xiàn)了頻率分集陣列低空目標檢測器與恒虛警概率（CFAR）檢測模塊。本文主要包含以下四部分：
　　1、建立雷達低空探測時的多徑傳播模型，通過研究多徑信號疊加后的信號幅度變化，分析了多徑傳播對目標

2、檢測的影響；分析了相控陣的波束特性以及雷達對低空目標探測時的主瓣分裂現(xiàn)象，并分析了多徑效應對分布式MIMO雷達與相控陣雷達檢測性能的影響。
　　2、研究了FDA波束掃描特性以及波束指向控制。與傳統(tǒng)相控陣不同，F(xiàn)DA不使用移相器和延時線結構，通過在不同陣元發(fā)射信號間引入一個頻率差，使得確定時刻下波束指向與徑向距離和頻率差相關；通過引入等效視角的概念，研究了等效視角與頻率差的關系，給出了為使得波束照射到目標，頻率差需要滿足的條件，并給

3、出了具體計算表達式。
　　3、研究了FDA對低空目標探測的性能。通過建立FDA低空探測時的回波模型，得到了觀測矩陣的表達式；采用廣義似然比檢驗（GLRT）方法，研究了常規(guī)脈沖、OFDM、線性調頻三種信號波形應用于FDA時需滿足的條件，通過數值仿真得到三種不同波形下頻率分集陣列對低空目標的檢測性能。仿真結果表明，F(xiàn)DA能利用波束指向與距離-角度的關系抑制反射回波；在LFM-FDA體制下，對接收信號進行匹配濾波不僅能夠獲得處理增益，而

4、且由頻率差引入的多普勒失配使得匹配濾波處理得到一種接近于正交的性質，使得LFM-FDA同時擁有了OFDM和LFM的優(yōu)點，但LFM-FDA下頻率差對脈沖持續(xù)時間的限制小，LFM-FDA可以增大脈沖持續(xù)時間以滿足條件，獲得比OFDM更高的處理增益，更有利于目標檢測。
　　4、實現(xiàn)了FDA低空目標檢測器與二維CFAR檢測模塊。基于FDA低空目標檢測統(tǒng)計量的表達式，設計并在FPGA中實現(xiàn)了該檢測器，包含矩陣乘法和求矩陣行列式兩個模塊。通過