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利用民用电子设备作为外辐射源来检测空中运动目标是目前电子对抗领域的一个研究热点,因为该系统具有较强的抗侦察、抗干扰、抗反辐射导弹、抗低空突防和反隐身的综合“四抗”能力。 本文主要研究了基于调频广播辐射源的无源雷达若干关键技术。指出了利用无源相干定位技术来检测空中运动目标,会导致接收通道中存在直达波干扰的必然性。文中主要围绕着如何对直达波干扰进行有效抑制以及匹配滤波问题,提出了一些解决方法。同时探讨了利用双站数据融合技术来提高对运动目标的定位精度和改善系统跟踪性能的可行性。主要研究内容和创新点如下: 1.分析了基于调频广播辐射源的无源雷达工作的特点。建立该雷达的工作模型-准双基地雷达。利用实际采集的数据分析了调频广播信号的特点(信号带宽,信号的相关性和模糊图等)。同时利用双基地雷达方程对直达波干扰进行量化评估。其目的是为后续的直达波干扰抑制提供一定的参考。 2.探讨在空域内对直达波相干干扰及其多径干扰抑制的算法研究。首先分析了通道间固有的幅相误差对自适应阵列性能的影响,以及利用通道均衡技术来解决通道失配问题。在此基础上介绍了由于直达波及其多径是相干干扰,经典的处理方法是通过空间平滑来实现去相关,然后对干扰方向置零,但这种方法的缺点是没有充分利用子阵列自由度。为了改善自适应阵列的性能,文中使用了二次优化的思想,探讨了利用阵列自由度对空间平滑自适应阵列进行优化。通过优化使得阵列输出逼近期望的响应。最后利用数据进行仿真,来验证上述方法的有效性。 3.在时域内提高直达波干扰对消的性能研究。通过分析可以了解:在时域内,为了得到良好的自适应对消性能,关键是如何提高参考和接收通道的相关性,但在工程上,受采样率和信号处理能力的限制,经通道均衡处理后,通道间仍有一定的剩余幅相误差,尤其是相位误差严重影响了自适应对消性能,为此采用了基于自适应分数延迟估计(通过SINC函数的内插)技术来提高对直达波干扰对消的能力。 4.匹配滤波的失配问题研究。考虑到利用无源相干定位来检测空中运动目标时,匹配滤波的样本是从空间传播获取的,因此不可避免地受多径干扰,为此提出:在复倒谱域对接收的参考样本信号进行同态滤波,提纯直达波参考样本,然后再进行匹配滤波,其核心思想是通过滤除直达波多径干扰信号,提纯匹配滤波的样本。通过对实际采集的数据进行仿真,利用仿真的结果来评价上述算法的有效性。 5.目标的定位精度和跟踪性能的研究:考虑到在单站系统中,由于调频广播信号的带宽较窄,信号具有一定的不连续性和非合作性,由此导致单站系统下的目标定位精度和跟踪性能较差。文中利用等效原理,即在单站接收的条件下,利用两个不同的发射站来代替单发/双收,这种方法的优点是系统的硬件设备量较小,成本较低。只需通过增加一定的软件处理功能,即对双站测量目标的数据进行关联和融合,从而实现提高对目标的定位精度和系统的跟踪性能。 最后,对整个论文进行了总结,指出了基于调频广播辐射源的无源雷达作为一个军用电子情报设备,虽然在某些功能上具有一定的优点,但离军方的战术要求还存在一定的差距,仍需有待改进,以及目前我们考虑所采取的措施。并对后续的工作进行了分析和展望。 本文主要创新点有: 1.提出了一种基于空间平滑的自适应波束形成优化技术。使用二次优化的思想,通过利用阵列剩余自由度对空间平滑自适应阵列进行优化,使得阵列输出逼近期望的响应,实现对直达波及其多径干扰的有效抑制。克服了经典的空间平滑算法存在的一些固有缺陷。 2.提出了一种基于自适应分数延迟估计的直达波干扰对消的新算法。通过自适应分数延迟估计,运用辛格函数内插技术对直达波及其多径干扰进行准确预测,进一步提高了对直达波干扰的对消能力。 3.提出了一种基于同态解卷的直达波参考样本提纯技术。通过将直达波参考及其多径分量变换到倒谱域,来实现非线性到线性的变换,然后利用线性滤波技术将其多径分量滤除,最后利用逆同态变换恢复到非线性。该方法较好地解决了匹配滤波的失配问题。 4.提出了基于双站检测信噪比的动态加权融合技术,通过T2/R的配置,利用数据关联和融合算法,来改善目标的定位精度和跟踪性能。