论文部分内容阅读
无源雷达（又称外辐射源雷达）是当前新体制雷达领域的一个重要研究方向。由于自身不发射电磁波，无源雷达主要利用广播、电视和通信等非合作式辐射源信号对运动目标进行检测、定位和跟踪，具有隐蔽性高、生存能力强、低空探测和反隐身性能突出等多种优势。而随着系统高分辨率、高采样率和高积累增益处理需求的发展，新一代的无源雷达除了具有更加严重的强直达波和多径干扰，还将面临目标徙动和计算量急剧增大等信号处理难题。 本论文结合无源雷达技术的最新发展趋势，以我国地面数字电视信号为例，系统开展了UHF波段无源雷达目标检测的信号处理关键算法研究和试验验证。该项工作结合实际应用中的难点问题，以同时提升雷达的检测性能和计算效率为目的，重点针对自适应杂波对消、长时间相干积累和目标徙动校正等方面进行了理论创新与算法改进，主要内容包括: (1)研究了UHF波段无源雷达的信号特性。结合国标DTTB(DigitalTelevisionTerrestrialBroadcasting)信号的自模糊函数图，分析了UHF波段无源雷达的主要探测性能;针对目标检测所面临的特殊问题，给出了基于相干检测的完整信号处理流程和计算复杂度分析结果。 (2)研究了UHF波段无源雷达的自适应杂波对消方法。分析了最小均方误差(LMS，Least-Mean-Squares)类自适应杂波对消算法的主要性能和计算复杂度;针对UHF波段数字电视信号无源雷达具有回波信噪比低、对采样的分数延迟敏感以及数据率急剧增大等主要特点，从步长因子、滤波器结构等方面对LMS算法模型进行优化，改善了杂波对消性能;同时给出一种采用频域分块LMS快速算法结合GPU高性能并行处理平台实现的方法，提高了实时对消效率。 (3)研究了UHF波段无源雷达目标相干检测方法。传统的互模糊函数计算方法面临着巨大的计算量，本文通过雷达接收数据分段和等效脉冲压缩，实现了连续波无源雷达与常见PD(PulseDoppler)雷达信号模型的统一化，并采用多普勒谱分析技术使计算效率提升几千倍，完成了目标的实时检测;通过建立双基地的高速目标和机动目标回波模型，分析了长时间相干积累时的距离徙动和多普勒徙动现象以及对目标增益的影响，并在上述信号分段处理的基础上给出了距离徙动和多普勒徙动的校正方法，提高了目标的检测性能。 (4)系统开展了UHF波段无源雷达的外场试验和算法验证。利用大量的DTTB信号无源雷达实测数据，验证了本文信号处理算法的性能和计算效率，同时给出了一种实用的通道幅相误差校正方法。 本论文的创新点主要包括:针对UHF波段数字电视信号无源雷达的主要特点，引入矢量步长因子和非因果结构改善了LMS杂波对消性能;提出了采用FBLMS算法结合GPU并行计算提升对消效率的方法;提出了一种采用多普勒谱分析技术提升相干积累计算效率的方法，有助于实现目标的实时检测;综合利用Keystone变换和Radon-Wigner变换，提出了一种目标距离徙动和多普勒徙动的校正方法，提高了目标检测性能。