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和差波束空时处理动目标检测技术

时间:2022-05-07 10:25:02 浏览次数:

摘要

20世紀60年代,机载AMTI雷达的运动补偿和杂波抑制开始出现并得以发展,此后机载阵列天线雷达开始被广泛关注。本文通过DPCA技术、STAP技术和干涉SAR/GMTI技术的分析进行就和差波束空时处理动目标检测技术的研究,以期能够对提升雷达分辫率、抑制主瓣杂波以及提升动目标信杂噪比有所助益。

【关键词】和差波束 动目标检测 主瓣杂波

1 DPCA技术

DPCA技术通过对时间和空间信息的利用,在雷达的天线上设置两个相位中心偏移的子天线阵,用来发现目前以及抑制杂波,DPCA技术的实现方式有两种,分别是机械和电子两种方式。DPCA的机械实现方式严格限制了飞机速度和雷达脉冲重复频率之间的关系,在机械式DPCA中,雷达脉冲重复频率的变化应随着载机的速度而变化,这样能够保障子天线在两个相邻的周期之间的路程是一致的。飞机对于机械式DPCA来说,是一个极为不稳定的平台,其对雷达脉冲的重复频率要求较高,因此这项技术的想要变得更加工程化是十分困难的。

电子式DPCA是作为机械式DPCA的补充出现的,即和差波束DPCA(EA-DPCA)能够形成相位补偿信号,对回波信号相位进行补偿,且静止目标前后的两个回波信号差应该为零。在载机的速度发生变化的同时,只需要对补偿信号的幅度进行调整。与此同时,需要在脉冲重复频率、载机运动速度以及和差波束天线增益等数据下,进行通常增益系数的调整。在对消之后,通过FFT实现相干积累,由此提升杂波抑制和信号增益。

2 STAP技术

上述DPCA技术的实现只需要考虑两个时间采样,因此对于时域的分辨率不高。在虚警概率不变的状况下,想要实现检测概率的有效提升,机载雷达抑制杂波的能力就需要更强。STAP就在这种情况下应运而生,STAP技术能够对机载相控阵雷达抑制杂波的能力进行有效提升。STAP技术研究的开展已经将近30年,在最开始时,STAP技术研究的重点为载雷达杂波特性以及全空时域最佳检测理论。在60年代末期,出现了阵列自适应处理的基本思想,在确切知道协方差矩阵和目标信号的情况下,阵列自适应处理的基本思想开始应用于脉冲和阵元采样的两维场之中,相较于传统的空时级联处理,两维联合处理的性能要好得多。

3 干涉SAR/GMTI技术

对地面战场上慢速运动目标的解决需要通过GMTI技术来实现,其中包含具有高价值时间目标的探测,GMTI技术在军事侦察和空地攻击中的应用价值极高,其功能正是军用雷达所迫切需要的,但是其研究的技术难度较大。在机载雷达对地动目标的检测中,最大的困难就是慢速目标在在时、空、频域中都会受到主瓣杂波的干扰,因为雷达平台的运动会造成地杂波频谱展宽,并且慢速目标也会进入到主瓣杂波的频率范围之中。因此为了能够对主瓣杂波区域内的动目标进行检测,只有提升目标信杂比这一方法才能够实现,但是想要提升目标信杂比,就必须对主瓣杂波进行最大限度的抑制。SAR沿航迹干涉GMTI技术是当前机载雷达GMTI技术中较为实用的,美国人将这一技术应用于军事领域中,而后具有干涉SAR/GMTI功能的雷达系统被成功研发出来,为JSTARS和AN/APG-76雷达,这完美地结合了GMTI技术和SAR技术。这两种系统均使用三端口方位干涉技术,这就帮助雷达能够同时拥有在强杂波环境中检测动目标、对地面做高分辨率成像以及确定目前在地面上的准确位置等能力。

4 结语

在雷达信号处理研究中,机载雷达和差波束空时处理动目标检测技术是其中的重点和难点问题,对其研究的主要目的就是为了抑制主瓣杂波。通过多通道空时域联合处理的方式提升抑制主瓣杂波的恶能力,但是增加空域通道将会显著的提升工程呈现的成本和难度。本文围绕DPCA技术、STAP技术和干涉SAR/GMTI技术,分析其对动目标的检测,由此提升雷达分辨率和动目标信杂噪比,并且达到抑制主瓣杂波的效果。

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