發(fā)布時(shí)間：2019-09-11 14:37

【摘要】：隨著電子對(duì)抗技術(shù)的不斷發(fā)展,雷達(dá)需要提高自身的抗偵察、抗截獲性能,從而減小被檢測(cè)、截獲甚至被干擾、打擊的概率。具備一定低截獲概率(low probability of intercept,LPI)的雷達(dá)已成為對(duì)抗各種電子偵察及干擾的必然需求。針對(duì)現(xiàn)代電子戰(zhàn)場(chǎng)在低截獲信號(hào)檢測(cè)、參數(shù)估計(jì)方法及波束掃描技術(shù)等方面的新發(fā)展,本文一方面主要考慮雷達(dá)發(fā)射方向圖的優(yōu)化設(shè)計(jì)與參數(shù)估計(jì),另一方面充分開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)代新體制雷達(dá)技術(shù)如寬帶雷達(dá)技術(shù)、多輸入多輸出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷達(dá)技術(shù)以及頻率分集陣列(frequency diversity array,FDA)雷達(dá)技術(shù)的先天優(yōu)勢(shì)來(lái)提高雷達(dá)的低截獲性能,提出LPI雷達(dá)波形優(yōu)化設(shè)計(jì)與參數(shù)估計(jì)的新方法。本論文的主要工作及創(chuàng)新概括為以下幾個(gè)方面:(1)寬帶MIMO雷達(dá)LPI發(fā)射方向圖優(yōu)化設(shè)計(jì)寬帶MIMO雷達(dá)具有低截獲特性與便于靈活設(shè)計(jì)發(fā)射方向圖的優(yōu)勢(shì),已成為研究LPI雷達(dá)的重要方向之一。本文針對(duì)寬帶MIMO雷達(dá)LPI發(fā)射方向圖的合成,提出了兩種通過(guò)設(shè)計(jì)功率譜密度矩陣逼近期望的發(fā)射方向圖的方法。提出的方法將整個(gè)寬頻帶發(fā)射信號(hào)劃分成若干個(gè)窄帶;針對(duì)每個(gè)子窄帶,建立具有期望的旁瓣值和總發(fā)射功率限制條件的優(yōu)化問(wèn)題來(lái)設(shè)計(jì)發(fā)射信號(hào)矢量的功率密度矩陣,以使其方向圖主瓣逼近期望主瓣響應(yīng)。提出的問(wèn)題被轉(zhuǎn)化為一個(gè)二階錐規(guī)劃問(wèn)題,并利用凸優(yōu)化工具箱CVX進(jìn)行有效求解。與近幾年提出的寬帶MIMO雷達(dá)發(fā)射方向圖合成方法相比較,本文所設(shè)計(jì)的發(fā)射方向圖的主瓣具有恒定束寬特性,并且其旁瓣值嚴(yán)格低于期望的旁瓣值,進(jìn)一步地確保了其LPI性能。大量的仿真結(jié)果證明了本方法的有效性。(2)FDA低截獲特性及其應(yīng)用研究FDA作為一種新型陣列天線模型,通過(guò)在陣元間引入一個(gè)較小的頻率增量,無(wú)需移相器就可在空間實(shí)現(xiàn)波束掃描,是一種靈活的能實(shí)現(xiàn)距離、時(shí)間和角度依賴性波束的掃描方式,對(duì)雷達(dá)提高LPI性能也具有獨(dú)特潛在優(yōu)勢(shì)。本文以雷達(dá)和電子戰(zhàn)為重點(diǎn),探討了FDA及其頻率掃描特性,從本質(zhì)上展示了FDA作為時(shí)間調(diào)制陣列在降低旁瓣電平以及產(chǎn)生多個(gè)波束等方面的一些特征;理論建立了FDA的數(shù)學(xué)模型,表明了陣元間采用頻率增量會(huì)產(chǎn)生一個(gè)距離、時(shí)間和角度依賴性的方向圖;創(chuàng)新性地研究FDA的應(yīng)用,探討其潛在的低截獲性能應(yīng)用能力。(3)基于子陣方案的FDA雷達(dá)距離-角度聯(lián)合估計(jì)方法非合作目標(biāo)的二維定位不能由傳統(tǒng)線性相控陣?yán)走_(dá)的波束峰值得到,均勻線性陣列FDA雷達(dá)由于距離和方位角耦合也不能直接實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離和方位角的二維聯(lián)合估計(jì)。針對(duì)FDA的波束特性,本文提出了一種FDA雷達(dá)的子陣方案以解決距離-角度聯(lián)合估計(jì)問(wèn)題。子陣列采用不同的頻偏,為了擴(kuò)展陣列孔徑,子陣列均采用差分陣列結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用接收數(shù)據(jù)的二階統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行處理時(shí),N個(gè)實(shí)際物理陣元可提供2O(N)維的自由度。由于子陣列對(duì)距離和角度維的解耦能力,目標(biāo)可利用基于子空間的多信號(hào)分類算法定位。進(jìn)一步地,推導(dǎo)了相對(duì)于信噪比的克拉美-羅下限來(lái)檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)參數(shù)的估計(jì)性能。最后的數(shù)值仿真結(jié)果驗(yàn)證了方法的有效性。(4)認(rèn)知FDA-MIMO雷達(dá)LPI波束優(yōu)化設(shè)計(jì)雷達(dá)信號(hào)的LPI本質(zhì)上是期望能夠在各種復(fù)雜的電磁環(huán)境下發(fā)現(xiàn)目標(biāo)(即增加雷達(dá)自身接收回波信號(hào)的探測(cè)概率),同時(shí)又期望己方的發(fā)射信號(hào)盡可能不被敵方所發(fā)現(xiàn)(即降低雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的被探測(cè)概率)。本文根據(jù)FDA雷達(dá)波形的時(shí)變特性,提出一種降低發(fā)射波形被截獲概率的方案,即考慮使目標(biāo)處雷達(dá)的能量達(dá)到最小化,該最小化的能量被反射之后,在雷達(dá)自身接收處的能量達(dá)到最大化。這一思想可通過(guò)采用認(rèn)知雷達(dá)的方式以不同距離不同抑制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。最終將FDA雷達(dá)波束方向圖的能量分布問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二階的非凸優(yōu)化問(wèn)題,通過(guò)引入新的變量求解得到最優(yōu)解。文中給出了兩種求解最優(yōu)解的方法。數(shù)值仿真結(jié)果表明,所提出的方法是有效的,即降低了雷達(dá)信號(hào)在目標(biāo)處的被檢測(cè)概率,同時(shí)提高了在雷達(dá)自身接收處的檢測(cè)性能。
【圖文】：

圖 4- 8 沒(méi)有采用頻率增量時(shí)的陣列方向圖圖 4- 9 采用頻率增量 f 500Hz時(shí)的陣列方向圖到，與傳統(tǒng)陣列不同的是，F(xiàn)DA 的波束指向僅靠，實(shí)現(xiàn)空間波束掃描而無(wú)需移相器。這在實(shí)際雷成本。

圖 4- 9 采用頻率增量 f 500Hz時(shí)的陣列方向圖到，與傳統(tǒng)陣列不同的是，F(xiàn)DA 的波束指向僅靠，實(shí)現(xiàn)空間波束掃描而無(wú)需移相器。這在實(shí)際雷成本。方向圖是空間模式, 完全針對(duì)陣列本身性質(zhì)，假設(shè)。然而，要看時(shí)變遠(yuǎn)電場(chǎng)，就應(yīng)該從時(shí)間和頻率域�，F(xiàn)在，，假設(shè)有一個(gè) N 元件陣列，元件間的間。當(dāng)介紹陣列天線理論的時(shí)候，通常采用相量表示將考慮時(shí)間依賴性。因此，在遠(yuǎn)場(chǎng)的每個(gè)陣元的1( )0( , ) n n nNnjt k RennaE f eR n ，0 nk k n k ， k c，0 sinnR R nd
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN957.51

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本文編號(hào)：2534480