機載相控陣雷達STAP及目標參數估計方法研究.pdf

1、空時二維自適應處理能夠有效提高機載相控陣雷達的地雜波抑制性能和動目標檢測性能。理論上，全空時自適應處理可以實現最優(yōu)處理，但是其計算量和實現的復雜度令人們難以接受，并且難以獲得估計協(xié)方差矩陣所需的足夠多的樣本數。后來的研究重點就轉移到降維處理算法上。研究人員在降維算法的研究上做了大量的工作，提出了很多種方法，發(fā)表了大量的文章。隨著空時二維處理研究的不斷深入，研究人員對強孤立雜波和強運動目標等非均勻環(huán)境的雜波抑制問題、雜波二維分布隨距離變化

2、的非平穩(wěn)雜波抑制問題以及運動目標檢測后的運動目標參數估計問題進行了廣泛的研究，得到了很多有效的方法。降維處理、非均勻雜波抑制、非平穩(wěn)雜波抑制和運動目標參數估計是空時自適應處理工程化必須解決的四個主要問題。本文主要圍繞這四個方面做了一些工作，概括如下： 利用Kronecker積的性質，提出了采用一維FFT實現自適應方向圖和一維輸出信雜噪比的快速計算，采用二維FFT實現空時二維頻率響應和二維輸出信雜噪比的快速計算。 在滑窗距

3、離樣本選取方法的基礎上，提出了滑窗遞推QR分解方法。它采用樣本矩陣QR分解得到空時處理的自適應權，這樣矩陣條件數比較小，不容易受到有限字長等因素的影響，具有更好的數值穩(wěn)定性。它通過雙曲線Householder變換實現滑窗距離樣本選取方法的權值遞推，可以明顯減少空時自適應處理權值計算所需的計算量。 利用機載非正側陣雷達的近程雜波和目標在俯仰角度域可以區(qū)分的特點，提出了兩種近程雜波抑制方法：第一種方法是基于DOA估計的俯仰投影矩陣方

4、法，它首先采用DOA估計方法估計出近程雜波的俯仰角，然后通過投影方法抑制該近程雜波，相比于直接計算近程雜波俯仰角度的俯仰非自適應處理方法，該方法不需要先驗信息，可以避免地形起伏對近程雜波俯仰角度計算的影響；第二種方法是穩(wěn)健的俯仰自適應波束形成方法。由于目標俯仰角度的任意性，我們不可能對某一個具體的俯仰角度保持固定增益，只能是對目標可能出現的一個俯仰角度范圍保持一個穩(wěn)定的增益，然后盡可能地抑制其它俯仰角度的雜波，此時在俯仰角度上離目標比較

5、遠的近程雜波就會被抑制。在沒有陣元幅相誤差的情況下第二種方法的性能不如第一種方法，但是在有陣元幅相誤差的情況下該方法的性能要明顯好于第一種方法。 提出了一種適合于相鄰距離單元統(tǒng)計特性完全不同的極端非同態(tài)環(huán)境的運動目標檢測方法。不同于一般的空時自適應處理方法，該方法直接在功率譜進行運動目標檢測。該方法首先采用空間滑動和時間滑動來獲得樣本用于協(xié)方差矩陣估計，然后用估計得到的協(xié)方差矩陣進行功率譜估計。為了減少功率譜估計的計算量，我們提

6、出了采用二維FFT實現功率譜估計。估計得到數據功率譜后，利用雜波功率譜能量比較大的特點，提取出功率譜中的大能量點用于雜波譜線擬合。擬合出雜波譜線后，利用目標到雜波譜線的距離不為零的特點進行目標檢測，同時實現目標參數估計。在這個過程中需要對原始的數據功率譜進行兩次門限檢測，第一次門限檢測是提取出大能量的雜波譜用于雜波譜線擬合，第二次門限檢測是提取出所有可能的目標用于目標檢測。 提出了兩種針對均勻線陣的目標角度估計方法。第一種方法是

7、基于實多項式求根的最小二乘方法，它首先采用空時自適應處理方法得到多個雜波抑制后的空間通道，然后用這些空間通道的數據進行最小二乘目標角度估計。為了避免復雜的角度搜索，該方法采用實多項式求根將角度搜索轉化為代價函數的極值搜索，大大減少了角度估計的計算量。第二種方法是基于實多項式求根的最大似然方法，它直接利用數據的最大似然函數來估計目標角度，為了避免復雜的角度搜索，它同樣采用了實多項式求根方法。 提出了兩種針對平面陣的目標方位角度和目

8、標俯仰角度估計方法。第一種方法是基于交替最大化和實多項式求根的最小二乘方法，它首先采用空時自適應處理方法得到多個雜波抑制后的空間方位通道和空間俯仰通道，然后用這些空間通道的數據進行最小二乘目標角度估計。為了避免復雜的二維角度搜索，該方法采用交替最大化方法將方位角和俯仰角聯(lián)合估計轉化為方位角和俯仰角分別迭代估計，然后采用實多項式求根將角度搜索轉化為代價函數的極值搜索，大大減少了角度估計的計算量。第二種方法是基于交替最大化和實多項式求根的最