合成寬帶信號(hào)處理及寬帶陣列雷達(dá)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高分辨距離像反映了沿雷達(dá)徑向目標(biāo)后向散射密度的幾何結(jié)構(gòu)分布，較之于二維或三維所成像，高分辨距離像需要更少的計(jì)算量，因而更容易獲取?；诖?，距離維高分辨雷達(dá)是提供全天候情況下的目標(biāo)識(shí)別及戰(zhàn)場(chǎng)情況感知能力的最佳候選。
　　 為了獲得高分辨距離像，雷達(dá)系統(tǒng)必須擁有處理大帶寬信號(hào)的能力。但在目前，寬帶雷達(dá)在寬帶信號(hào)產(chǎn)生、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、空域自適應(yīng)處理等方面的相關(guān)理論尚不成熟。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，著重對(duì)高分辨合成距離像及其時(shí)域及空域的處

2、理作了較深入的研究，并提出了一些創(chuàng)新的算法。這些算法在多組仿真的基礎(chǔ)上進(jìn)行了驗(yàn)證。歸納起來(lái)，本文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 1.合成寬帶波形處理研究
　　 在分析了多種合成寬帶信號(hào)特性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了處理合成寬帶波形的通用結(jié)構(gòu)，并提出了一種衡量合成寬帶距離像失真度的誤差準(zhǔn)則和一種誤差分析方法。同時(shí)，針對(duì)不同的合成寬帶信號(hào)形式，改進(jìn)了它們的具體處理結(jié)構(gòu)。
　　 2.合成寬帶信號(hào)的時(shí)域處理研究
　　

3、構(gòu)建了合成寬帶信號(hào)時(shí)域處理的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。提出了一種基于合成寬帶信號(hào)和傳統(tǒng)多普勒濾波器組（使用FFT）的成像系統(tǒng)并對(duì)其性能進(jìn)行了詳細(xì)地分析。理論分析和仿真結(jié)果表明，由于多普勒散布效應(yīng)，隨著目標(biāo)速度的增大，目標(biāo)的合成距離像將會(huì)產(chǎn)生失真，失真包括距離移動(dòng)和幅度變形。與此同時(shí)，兩個(gè)與距離移動(dòng)和幅度變形有關(guān)的理論公式被推導(dǎo)出，它們能夠分別計(jì)算出距離的移動(dòng)值及評(píng)估合成距離像的幅度變形程度，并由此得到了最大臨界速度；當(dāng)目標(biāo)徑向速度小于最大臨界速度時(shí)，目

4、標(biāo)的幅度失真是在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)。
　　 提出了一種基于速度門的合成寬帶濾波器組結(jié)構(gòu)，通過(guò)理論分析，獲得了該濾波器組成立的臨界條件。分析結(jié)果進(jìn)一步表明，為了得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的可接受失真度的合成距離像，目標(biāo)徑向速度必須小于合成寬帶雷達(dá)系統(tǒng)中最小的最大不模糊速度。同時(shí)，基于這種合成寬帶濾波器組結(jié)構(gòu)，一種新的解速度模糊方法被提出。
　　 提出了一種子帶間變PRF（Pulse Repetition Frequency）方法的合成寬

5、帶濾波器組結(jié)構(gòu)。通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)置，它不但能在任何速度下保證合成距離像的失真度在可接受范圍內(nèi)，并且還可通過(guò)FFT形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便獲得計(jì)算的高效性。
　　 3.合成寬帶信號(hào)的空域自適應(yīng)處理技術(shù)研究
　　 構(gòu)建了合成寬帶空域自適應(yīng)處理的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。提出了一種基于合成寬帶信號(hào)和傳統(tǒng)的干擾+噪聲協(xié)方差估計(jì)值的合成成像系統(tǒng)并對(duì)其性能進(jìn)行了詳細(xì)地分析。理論分析和仿真結(jié)果表明，由于每一個(gè)協(xié)方差矩陣在每一個(gè)子帶內(nèi)是分別獨(dú)立估計(jì)的，目標(biāo)的合

6、成距離像將會(huì)在整個(gè)距離范圍內(nèi)產(chǎn)生隨機(jī)距離旁瓣，其主要是由于噪聲方差估計(jì)值在不同的子帶隨機(jī)變動(dòng)而引起的?；诖?，提出了兩種減輕和消除隨機(jī)距離旁瓣的方法，一種是對(duì)角加載方法，另一種是正交子空間投影法。
　　 提出了一種段自適應(yīng)處理技術(shù)，以便簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和減少計(jì)算量；同時(shí)，對(duì)其性能進(jìn)行了理論分析。
　　 提出了一種變采樣率自適應(yīng)處理方法，并在理論上推導(dǎo)出它的具體實(shí)現(xiàn)方式。
　　 4.一種使用LFM波形的寬帶數(shù)字陣列相對(duì)

7、時(shí)延測(cè)量方法
　　 提出了一種使用LFM波形的寬帶數(shù)字陣列相對(duì)時(shí)延測(cè)量方法并對(duì)其性能進(jìn)行了深入的分析?；贒echirping技術(shù)和數(shù)字抽取方法，所提出的測(cè)量系統(tǒng)能夠工作在低的數(shù)據(jù)率，從而減小了計(jì)算量和降低了硬件復(fù)雜度。更進(jìn)一步，通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)定和獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，能夠在一次測(cè)量過(guò)程中得到多個(gè)T/R（Transmit/receive）組件的相對(duì)延時(shí)值。分析結(jié)果表明，測(cè)量誤差由噪聲誤差和系統(tǒng)誤差組成，它們分別由組件熱噪聲和多個(gè)共存