高频地波雷达群目标分辨技术研究

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xue19830821
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高频地波雷达(HFSWR)以其特有的超视距、反隐身、全天候、实时监测优势,在民用事业和军事安全领域发挥重要作用。紧凑型HFSWR的发展为系统配置和工程应用带来便利,它降低了海岸资源占用,提高系统灵活性。但紧凑型系统牺牲了部分方位分辨率,导致空间分辨单元增大,出现单元内多目标共存。同时,积累时间内目标的机动会引起距离-多普勒二维耦合,造成相近目标的分辨模糊。因此,群目标分辨是HFSWR亟待解决的关键问题。本文提出横向距离成像和虚拟阵列合成方法。前者将逆合成孔径方式应用于高频雷达,在横向距离域分辨编队群目标。后者参考虚拟阵列概念,在方位域提升分辨性能,区分二维耦合的非编队群目标。本文主要取得的成果如下:1.针对编队群目标分辨问题,提出一种HFSWR横向距离成像方法。基于建立的编队信号模型,推导成像原理和分辨率。其核心步骤包括运动补偿和横向距离定标。运动补偿将编队运动等效为旋转模型,利用旋转引起的多普勒频移分辨子目标。横向距离定标处理根据转角信息,将多普勒像转换为横向距离像,实现子目标间距估计。仿真实验表明,所提方法的分辨率在0.5至4千米范围内,单纵队和V型编队的成像结果验证了其目标分辨和间距估计能力,并且在运动误差场景下依然具有鲁棒性。2.为解决运动参数估计、转角估计,以及较长相干积累时间(CIT)限制问题,改进了横向距离成像方法。在改进的运动模型中,首先用最小熵准则参数估计方法进行运动补偿,通过估计径向速度和加速度建立补偿因子。然后,提出基于分段数字波束形成(DBF)转角估计的横向距离定标方法,以两次到达角(DOA)估计推算旋转角度,并利用预设的分段占比和均值处理避免偶然误差。最后,提出重叠相干积累方法,以数据复用方式提高多普勒分辨率,缓解对CIT的要求。将仿真目标加入到实测数据中,实验结果表明,最小熵方法实现了多普勒谱聚焦;横向距离像的间距估计验证了分段DBF的有效性;重叠相干积累改进了成像分辨效果。实验结果对其工程应用具有参考价值。3.针对非编队群目标分辨问题,提出虚拟阵列合成方法。该方法利用目标的运动合成虚拟阵列,通过增大阵列孔径提高方位分辨率。先推导了虚拟阵列合成原理和合成条件。再考虑合成条件中的航速未知,用最大峰值旁瓣比(PSLR)准则寻优,找到最优DOA估计结果。与实阵列相比,虚拟阵列改进了方位分辨性能,所提方法实现了二维耦合群目标的分辨,且具有一定的抗干扰能力。
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