【摘要】：復(fù)雜電磁環(huán)境下,合理設(shè)計和選擇雷達(dá)波形能夠有效提升雷達(dá)的旁瓣抑制與目標(biāo)檢測性能�；パa波形因其能夠在理論上實現(xiàn)自相關(guān)函數(shù)的和為沖激函數(shù),在增大匹配濾波后的信噪比、提高弱小目標(biāo)的檢測性能等方面具有重要研究價值。但是,互補波形的這一優(yōu)勢對目標(biāo)多普勒頻移引起的匹配濾波失配非常敏感。失配會導(dǎo)致時延—多普勒圖像中出現(xiàn)顯著旁瓣,從而影響對目標(biāo)的檢測。本文以提高互補波形旁瓣抑制與目標(biāo)檢測性能為目的,利用互補波形發(fā)射順序與接收端各脈沖權(quán)重設(shè)計等技術(shù)手段,開展了互補波形的旁瓣抑制方法研究與目標(biāo)檢測性能分析。本文的主要研究工作和結(jié)果概括如下:1.從理想情況下簡單形式的互補波形入手,分析了格雷互補波形多目標(biāo)檢測問題,提出了一種格雷互補波形多目標(biāo)檢測信號處理流程。該流程采用逐點最小值處理來綜合二項式設(shè)計方法和本文提出的三種方法之一(基于Walsh矩陣的信號處理方法、基于目標(biāo)多普勒的信號處理方法以及加權(quán)平均多普勒方法)的結(jié)果,可以使流程的最終輸出結(jié)果在有效抑制多個目標(biāo)多普勒附近距離旁瓣的同時,保持目標(biāo)的多普勒分辨率不會顯著下降。接著對該流程進(jìn)行了性能分析討論,包括各方法計算量分析、逐點最小值處理對Swerling II目標(biāo)的有效性分析、時延—多普勒圖像中顯著旁瓣區(qū)域的分布情況估計。之后通過對固定目標(biāo)場景和隨機目標(biāo)場景分別進(jìn)行仿真,驗證了所提信號處理流程的目標(biāo)檢測性能。2.將格雷互補波形擴展到了互補波形組的情況,研究了互補波形組旁瓣抑制波形設(shè)計方法,提出了一種廣義二項式設(shè)計方法處理流程。該流程將互補波形組發(fā)射脈沖串分為前半部分和后半部分,并分別對應(yīng)采用兩種獨立的接收端加權(quán)方法——中部旁瓣消隱方法和兩側(cè)旁瓣消隱方法進(jìn)行處理,兩種方法的輸出結(jié)果通過逐點相加處理結(jié)合,輸出該流程的最終時延—多普勒圖像。作為一種針對互補波形組的接收端加權(quán)類波形設(shè)計方法,該流程可以獲得與二項式設(shè)計方法相似的旁瓣抑制區(qū)域大小與多普勒分辨率,并只需發(fā)射更少的脈沖數(shù)目。然后計算了流程的主要性能參數(shù)(峰值—峰值旁瓣之比與積分損失因子),推導(dǎo)分析了不同生成方法獲得的互補波形組對時延—多普勒圖像的旁瓣抑制性能影響,并通過仿真實驗驗證了理論分析的結(jié)果。3.驗證了簡化后的格雷互補波形多目標(biāo)檢測信號處理流程在海雜波情況下的有效性�；诹憔礢αS分布模型對海雜波進(jìn)行了建模,討論了簡化流程對海雜波的抑制能力。然后分析了Swerling II目標(biāo)的各種振蕩對逐點最小值處理輸出的結(jié)果中目標(biāo)虛警概率與檢測概率的影響。仿真結(jié)果說明該流程可以在更短的處理時間內(nèi)獲得比同樣參數(shù)下的線性調(diào)頻波形更好的海雜波抑制效果和時延分辨率。4.研究了互補波形組在分布式多基地雷達(dá)中的目標(biāo)檢測性能�；诨パa波形組的分布式多基地雷達(dá)系統(tǒng)模型,討論了該模型中天線載頻與初始相位對旁瓣抑制性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)互補波形組的互補性能夠有效抑制天線通道間交叉項與不同初始相位帶來的干擾,從而只需調(diào)制單一載頻進(jìn)行發(fā)射,減小了系統(tǒng)占用的頻帶范圍,并可以在理論上獲得沒有旁瓣的靜止目標(biāo)距離像�；パa波形組可以容忍一定程度的信號載頻抖動,但過大的抖動會顯著降低距離像中的信噪比。5.討論了多載頻格雷互補波形的目標(biāo)檢測性能。研究發(fā)現(xiàn)基于多載頻格雷互補波形回波模型發(fā)射單個脈沖時,多載頻格雷互補波形在測距時對目標(biāo)速度的變化不敏感,有望提高高速運動目標(biāo)的測距與測速精度。多載頻多脈沖處理可以較好地抑制時延—多普勒圖像中的距離旁瓣,并獲得相比同樣參數(shù)下的單載頻格雷互補波形更好的速度分辨率,但是此時系統(tǒng)的總帶寬同樣被顯著提升,卻并沒有相應(yīng)地提高目標(biāo)的時延分辨率。因此關(guān)于本文討論的多載頻格雷互補波形方案仍需進(jìn)一步研究。本文的研究成果不僅豐富完善了互補波形理論和波形設(shè)計方法,也為互補波形可能的應(yīng)用設(shè)想提供了有益參考。
【學(xué)位授予單位】：國防科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.51

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本文編號：2803259