基于多相码的EPC-MIMO雷达抗主瓣欺骗式干扰技术研究

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在雷达的抗干扰研究中,主瓣欺骗式干扰抑制是一个重要课题。由于主瓣区域内的干扰与真实目标的回波信息较为相似,而传统相控阵雷达的可控自由度有限,能获得的信息维度较少,所以在抗主瓣欺骗式干扰时有一定的局限性。阵元-脉冲编码(Element-Pulse Coding,EPC)MIMO(Multiple Input Multiple Output)雷达是近两年提出的一种新型波形分集阵列雷达。EPC框架主要是在不同的发射通道和发射脉冲之间进行二维编码,将EPC框架与MIMO雷达相结合,其发射导向矢量中多了一个与编码系数和延迟脉冲数相关的相位项,从而可以利用延迟脉冲数区分位于不同距离区域的目标,实现抗干扰。MIMO雷达的正交发射波形可以通过相位编码信号得到。其中,多相码具有良好的自相关性和互相关性,且它的相位组合更多,码字选择更灵活,多普勒容限也有所提升。因此,本文针对基于多相码的EPC-MIMO雷达抗主瓣欺骗式干扰技术展开研究,主要研究内容及个人研究进展如下:1.建立了基于多相码的EPC-MIMO雷达信号模型。首先,对信号模型中使用的多相码及其相关的优化算法进行介绍,分别为针对单一序列优化的CAN(Cyclic Algorithm-New)算法和针对多序列优化的Multi-CAN(Multiple Cyclic Algorithm-New)算法,并通过仿真实验分析两种算法的优化结果。然后,对EPC-MIMO雷达模型进行介绍,通过与FDA(Frequency Diverse Array)-MIMO雷达类比,分析了EPC-MIMO雷达的解距离模糊能力,重点介绍了EPC框架、EPC-MIMO雷达接收信号模型和接收信号处理流程。2.针对假目标存在角度估计偏差时,非自适应波束形成器的干扰抑制性能下降的问题,研究了EPC-MIMO雷达中基于预设宽零点波束形成器的稳健抗主瓣欺骗式干扰方法。首先,分析了主瓣欺骗式干扰的产生过程以及真、假目标的区分方法,在此基础上通过选择合适的编码系数,使假目标位于EPC-MIMO雷达等效发射方向图零点,进一步利用发射-接收二维(2-D)非自适应波束形成器实现主瓣欺骗式干扰的抑制。然后,介绍了通过人工添加虚拟干扰的非自适应预设宽零点波束形成器(PBNBF)算法,该算法可以有效拓宽EPC-MIMO雷达等效发射方向图的零点凹口,当先验估计存在角度偏差时,假目标也可以被有效抑制,提升了EPC-MIMO雷达抗主瓣欺骗式干扰的性能。3.提出了一种EPC-MIMO雷达中基于脉冲域的抗主瓣欺骗式干扰方法,并进行了实测数据处理分析。首先,分析了EPC-MIMO雷达中转发式假目标与真实目标的信息差异,所提方法主要利用该信息差进行后续的抗干扰处理。然后,介绍了EPCMIMO雷达外场实验系统、实测数据采集环境及外场实验的发射波形。最后,用所提的方法对EPC-MIMO雷达实测回波数据进行处理和分析。结果表明,外场实验所用的Multi-CAN算法优化后的多相码正交性良好,且所提方法能够从EPC-MIMO雷达实测回波数据中有效提取出真实目标,实现主瓣欺骗式干扰的抑制。
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