学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

非均匀杂波环境下相控阵机载雷达STAP技术研究

作　者: 吴洪
导　师: 王永良
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 相控阵机载雷达空时自适应处理杂波非均匀检测器目标检测实测数据
分类号: TN959.73
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 370次
引　用: 9次
阅　读: 论文下载

内容摘要

机载雷达所面临的真实杂波环境往往是非均匀的,缺乏足够的与待检测样本中的干扰独立同分布(IID)的训练样本,而常规STAP方法性能最优的前提条件是有充足的与待检测样本中的干扰独立同分布(IID)的训练样本估计协方差矩阵,因此常规STAP方法在真实杂波环境中性能会受到影响。研究适应于真实杂波环境的新型STAP算法是目前STAP技术的研究热点之一。本论文着重研究的就是各种杂波非均匀情况下的相控阵机载雷达的STAP杂波抑制方法与目标检测问题,主要工作和创新点概括如下:1、建立了双基地机载雷达杂波模型,并利用杂波模型分析了机载雷达内部因素导致的杂波非均匀现象。接着还定量分析了内部、外部因素导致的杂波非均匀现象对STAP处理器的影响。2、对机载雷达接收数据模型进行了研究,建立并分析了适合非均匀杂波环境的机载雷达接收数据模型,最后对适合于非均匀杂波环境的机载雷达接收数据模型运用的相关问题进行了研究。适合非均匀杂波环境的机载雷达接收数据模型为后续的适合于非均匀杂波环境的STAP方法提供了基础。3、研究了杂波非均匀检测器,针对杂波谱移动非均匀和杂波功率非均匀,提出了“频心”法杂波非均匀检测器。结合本文提出的机载雷达杂波数据模型,针对干扰目标及孤立干扰提出了基于“残差”的杂波非均匀检测器,仿真表明这种杂波非均匀检测器对干扰目标及孤立干扰有较好的杂波非均匀检测效果。4、结合本文提出的机载雷达接收数据模型,对两种新型STAP方法(PAMF方法和STAR方法)具有较好的杂波非均匀处理性能的物理本质进行了分析,分析表明这两种方法有内在联系,本文统称为线性预测类STAP方法。线性预测类STAP方法利用了脉冲维数据的平稳性,本质上是一类降维降秩相结合的STAP方法。通常对线性预测类STAP方法的定阶采用信息论准则,计算量大,不易实现,利用线性代数定阶法给出了线性预测类STAP方法的定阶公式,降低了线性预测类STAP方法的计算量。5、结合本文提出的机载雷达接收数据模型,提出了结构化降维STAP算法框架。结构化降维STAP方法充分利用了机载雷达接收数据特性,在极小样本数下也能计算出性能稳定的自适应权。针对结构化降维STAP方法需要实时计算空时二维自适应权,计算量大,工程实现不便的缺点,结合共轭梯度算法与基于“残差”的杂波非均匀检测器,提出了一种结构化降维STAP方法的实现算法。新算法使基于“残差”的杂波非均匀检测器与共轭梯度算法有机的结合在一起,有效的降低了计算量,使非均匀杂波环境下的结构化降维STAP算法更具工程可实现性。6、从分析滤波器频率响应入手,提出了基于杂波参数的STAP方法,这种方法利用估计的杂波参数在杂波区形成有效的抑制凹口,与常规STAP方法相比,在清晰区能较明显的减少信号通道的损失,可使性能改善2dB左右。基于杂波参数的STAP方法利用杂波参数只对杂波形成凹口,因此自适应抑制干扰的能力较差。针对这个缺点,本文利用基于杂波参数STAP方法中的杂波抑制滤波器作为预滤波,在滤除杂波后再进行STAP处理,经预处理后,不仅杂波得到了充分的抑制,而且使后续的STAP处理有更多的自由度对抗干扰,因此与不进行预滤波的STAP方法相比有更好的潜在杂波非均匀处理能力。7、对机载雷达实测数据进行了理论分析,并结合前面各章的研究结果,构成了一种适合非均匀杂波环境的实用化STAP处理系统。新系统经实测数据验证,不仅具有较强的杂波非均匀处理能力,而且具有较强的工程可实现性。

全文目录

中文摘要  11-13
ABSTRACT  13-15
第一章绪论  15-29
  1.1 研究背景及意义  15-16
  1.2 研究历史及研究现状  16-25
    1.2.1 空时自适应信号处理技术的发展及现状  16-19
    1.2.2 杂波非均匀STAP方法的发展及研究现状  19-24
    1.2.3 现有杂波非均匀STAP方法的不足  24-25
  1.3 本文研究内容  25-29
第二章机载雷达杂波的非均匀现象  29-51
  2.1 引言  29
  2.2 机载雷达内部因素导致的杂波非均匀现象及特点  29-38
    2.2.1 双基地机载雷达几何配置  30-31
    2.2.2 双基地机载雷达二维地杂波数学模型  31-32
    2.2.3 双基地机载雷达地杂波二维空时谱仿真结果  32-34
    2.2.4 机载雷达杂波空间谱特点  34-38
  2.3 机载雷达外部因素导致的杂波非均匀现象及特点  38-48
    2.3.1 杂波功率非均匀  38-45
    2.3.2 干扰目标  45-47
    2.3.3 孤立干扰  47-48
  2.4 本章小结  48-51
第三章非均匀杂波环境下机载雷达数据特性分析  51-61
  3.1 引言  51
  3.2 机载雷达接收数据模型  51-53
  3.3 机载雷达接收数据特性分析  53-58
    3.3.1 机载雷达接收数据杂波平稳性度量  53-54
    3.3.2 利用脉冲维数据进行空时自适应处理的性能分析  54-55
    3.3.3 机载雷达脉冲维数据数据量分析  55-56
    3.3.4 脉冲维及距离维数据构成协方差矩阵特征谱分析  56-58
  3.4 本章小结  58-61
第四章机载雷达杂波非均匀检测方法  61-79
  4.1 引言  61-62
  4.2 杂波谱移动非均匀及杂波功率非均匀的检测方法  62-69
    4.2.1 “频心”法杂波非均匀检测器  63-64
    4.2.2 “频心”法杂波非均匀检测器仿真研究  64-69
  4.3 基于脉冲维数据的杂波非均匀检测器  69-76
    4.3.1 利用脉冲维数据基于“残差”的杂波非均匀检测器原理  71-74
    4.3.2 基于脉冲维数据杂波非均匀检测器仿真研究  74-76
  4.4 本章小结  76-79
第五章机载雷达线性预测类STAP方法  79-87
  5.1 引言  79
  5.2 线性预测类STAP方法原理  79-81
    5.2.1 PAMF方法介绍  79-81
    5.2.2 STAR方法介绍  81
  5.3 线性预测类STAP方法本质  81-83
  5.4 线性预测类STAP方法的定阶  83
  5.5 线性预测类STAP方法仿真研究  83-84
  5.6 本章小结  84-87
第六章机载雷达结构化降维STAP方法  87-99
  6.1 引言  87-88
  6.2 结构化降维STAP概念及原理  88-91
    6.2.1 常规STAP方法原理  88-89
    6.2.2 结构化降维STAP算法框架及统一模型  89-91
  6.3 结构化降维STAP的三大类型  91-95
    6.3.1 自适应结构化降维后自适应处理  91-92
    6.3.2 自适应结构化降维后常规处理  92-93
    6.3.3 结构化降维后自适应处理  93-95
  6.4 结构化降维STAP的算法实现  95-96
  6.5 仿真研究  96-97
  6.6 本章小结  97-99
第七章机载雷达基于杂波参数的STAP方法  99-113
  7.1 引言  99
  7.2 滤波器性能比较  99-101
  7.3 基于杂波参数的杂波抑制滤波器设计原理  101-105
    7.3.1 FIR级联滤波器设计方法  103-105
  7.4 基于杂波参数的STAP方法在机载雷达上的运用  105-110
  7.5 本章小结  110-113
第八章实测数据分析与适用于非均匀杂波环境的实用化STAP方案  113-131
  8.1 引言  113
  8.2 实测数据理论分析  113-116
    8.2.1 实测数据包络分析  113-114
    8.2.2 实测数据特征谱分析  114-115
    8.2.3 实测数据的特点  115-116
  8.3 适用于非均匀杂波环境的实用化STAP处理系统  116-129
    8.3.1 适用于非均匀杂波环境的实用化STAP处理策略  116-117
    8.3.2 适用于非均匀杂波环境的实用化STAP处理框图  117-118
    8.3.3 清晰区的处理  118-126
    8.3.4 杂波区的处理  126-129
  8.4 本章小结  129-131
第九章总结和展望  131-135
  9.1 总结  131-133
  9.2 后续工作展望  133-135
参考文献  135-149
致谢  149-151
作者在学期间取得的学术成果  151

非均匀杂波环境下相控阵机载雷达STAP技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文