米波雷達測高算法及應用研究.pdf

1、米波雷達由于其波長較長，在反隱身、反輻射導彈等方面有其獨特的優(yōu)勢，近些年又受到世界各國的普遍重視，把發(fā)展米波雷達放到雷達探測系統(tǒng)的重要位置。 雷達是利用目標對電磁波的反射現(xiàn)象來發(fā)現(xiàn)目標并測定其位置的。當雷達探測到目標后，從目標回波中能夠直接提取的是目標回波的距離和到達的角度，所以目標的高度是一個導出量而不是直接測量出來的值。米波雷達的測高問題實質是低仰角的估計問題。 米波雷達在探測遠距離目標時，由于波束較寬，通常波束會“

2、打地”。雷達接收信號中除了低層大氣的不均勻性引起的電波折射效應外，還有地面、海面產生的鏡面反射和漫散射引起的多徑干涉效應。多徑干涉對雷達低仰角測量精度產生很大的影響，它使得雷達接收到的信號是直達波信號與多徑信號的疊加信號，從而使接收信號電平出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，使得雷達的測量誤差(距離誤差、角度誤差)增大，當閃爍嚴重時，甚至會使雷達完全喪失對目標的跟蹤測量能力。提高米波雷達在低仰角區(qū)的測角精度是米波雷達需要解決的關鍵技術和改進的方向。

3、本人在前人工作的基礎上，結合目前承擔的科研任務，對工程上常用的測高方法進行進一步的研究并提出改進算法，對米波地基雷達、岸基雷達、艦載雷達測高過程中遇到的相關問題進行研究。本文所做的工作主要有以下四點： 1.目標的直達波信號和多徑信號是近于完全相關(即相干)的，因此估計目標仰角的問題類似于分辨兩個相干源問題，空間平滑是一種有效的解相干算法。但是當相干信源相距很近時，傳統(tǒng)的空間平滑算法性能明顯下降。文中提出一種改進的空間平滑算法。該

4、算法首先將子陣輸出的自相關矩陣進行互相關，然后將前后向互相關矩陣平均后的協(xié)方差矩陣作為修正后的空間平滑矩陣進行空間譜估計。文中給出了該算法的表達式，分析了算法的性能。仿真結果證明該算法與傳統(tǒng)算法及利用子陣協(xié)方差算法相比具有更高的分辨能力和更低的信噪比門限。 2.測高要求接收天線必須保證在垂直方向有孔徑，但是如果接收天線采用垂直布陣，垂直面的波瓣分裂現(xiàn)象比較嚴重，不利于低空探測，因此實際的地基、岸基米波雷達往往采用傾斜布陣天線。已

5、有文獻上的算法模型都是假設垂直陣面，有必要研究傾斜布陣下的測高算法。本文在前人工作的基礎上，提出了適用于傾斜面陣的時空級聯(lián)最大似然二維聯(lián)合DOA估計算法，以克服傾斜面陣帶來的方位維與俯仰維的耦合影響；又對基于波瓣分裂的高度分集測高算法提出了傾斜陣列下的改進算法，新的測高方法與目標方位角有關，與實際情況更加接近，通過對接收信號精確建模以提高測高精度。 3.以艦載米波雷達測高為背景，通過補償陣列流型的相位差以克服在積累時間內，艦船搖

6、擺對測高帶來的影響，再利用陣列超分辨算法進行測高。根據艦船姿態(tài)角與目標空間位置的三維立體關系，建立誤差模型的量化公式，對動態(tài)傾斜天線測角誤差變化進行仿真和分析，這有助于分析艦船搖擺對測高誤差的影響。 4.岸基及艦載米波雷達擔負著遠程預警、跟蹤等重要任務，因此米波波段下的海面多徑模型有必要深入研究。目前還沒有針對米波波段下海面電磁反射情況的研究。本文研究了米波段下，海面多徑反射模型，海面的鏡面反射、漫反射系數隨海情級變化情況，得出