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        彈載相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與信號(hào)處理問(wèn)題

        2017-04-10 15:19:19廖桂生許京偉李婕馮陽(yáng)??
        航空兵器 2017年1期

        廖桂生+許京偉++李婕+馮陽(yáng)??

        摘要: 彈載相控陣?yán)走_(dá)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)低空目標(biāo)探測(cè)是下一代主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 針對(duì)這些問(wèn)題, 本文從技術(shù)難點(diǎn)、 工作模式等方面對(duì)導(dǎo)引頭雷達(dá)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)進(jìn)行了分析。 相比機(jī)載預(yù)警雷達(dá), 彈載雷達(dá)采用前視陣列且運(yùn)動(dòng)速度快、 工作波長(zhǎng)短, 雜波存在距離、 多普勒多重模糊問(wèn)題, 雜波特性嚴(yán)重非均勻, 雜波抑制難度大。 本文給出了筆者在彈載雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及空時(shí)自適應(yīng)處理方面所做的工作, 同時(shí)指出了目前這一領(lǐng)域有待改善和研究的相關(guān)問(wèn)題。

        關(guān)鍵詞: 彈載雷達(dá); 空時(shí)自適應(yīng)處理; 非均勻; 雜波抑制; 發(fā)射分集

        中圖分類(lèi)號(hào): TN958.92; TJ765.3+31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1673-5048(2017)01-0003-07[SQ0]

        0引言

        精確制導(dǎo)武器已日益成為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上的主要?dú)淦鳎?在戰(zhàn)爭(zhēng)中起著決定性作用。 隨著現(xiàn)代軍事電子技術(shù)的發(fā)展, 傳統(tǒng)紅外導(dǎo)引頭

        以及半主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭日益面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 來(lái)襲目標(biāo)借助強(qiáng)地雜波背景的掩護(hù)完成低空突防, 隱身性能好, 并且實(shí)際電子環(huán)境中存在多種形式的干擾, 其攔截與打擊任務(wù)艱巨。 下一代空空導(dǎo)彈將采用主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo), 具有超視距發(fā)射能力、 多目標(biāo)攻擊能力、 發(fā)射后不管能力以及全天候作戰(zhàn)能力。 配備相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭將進(jìn)一步提升導(dǎo)引頭的抗干擾、 雜波抑制能力, 確保其在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜的電磁環(huán)境下實(shí)現(xiàn)低空目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤打擊。 相控陣?yán)走_(dá)具有波束捷變以及同時(shí)多波束能力, 可以實(shí)現(xiàn)多批次目標(biāo)跟蹤。

        然而彈載雷達(dá)下視工作時(shí), 面臨多普勒譜展寬、 散射強(qiáng)度大且呈現(xiàn)出很強(qiáng)的空時(shí)耦合性的地面雜波, 如何有效抑制空時(shí)耦合的雜波已成為導(dǎo)彈攔截與攻擊低空以及地面目標(biāo)的關(guān)鍵問(wèn)題。 空時(shí)自適應(yīng)(STAP)技術(shù)通過(guò)聯(lián)合空間和時(shí)間二維信息, 能有效抑制多普勒擴(kuò)展的地雜波, 已經(jīng)在遠(yuǎn)程預(yù)警機(jī)中取得了廣泛的應(yīng)用[1-4], 其應(yīng)用于彈載雷達(dá)系統(tǒng)可有效提升導(dǎo)彈快速戰(zhàn)場(chǎng)切入、 精確遠(yuǎn)程跟蹤與打擊的性能, 具有重要的軍事應(yīng)用價(jià)值。 相比于機(jī)載預(yù)警雷達(dá), 彈載雷達(dá)有其自身的特殊性, 雷達(dá)天線(xiàn)孔徑受導(dǎo)引頭空間限制, 其孔徑相對(duì)較小, 因此彈載雷達(dá)通常工作頻段較高(如X波段、

        Ku波段、 Ka波段等), 以期獲得較高的波束指向增益; 同時(shí)導(dǎo)彈平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度快、 機(jī)動(dòng)性高, 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)復(fù)雜; 并且雷達(dá)天線(xiàn)通常配置為前視陣, 造成嚴(yán)重的多普勒模糊、 距離模糊問(wèn)

        題, 同時(shí)導(dǎo)致嚴(yán)重的雜波非均勻分布特性。 這些都對(duì)彈載雷達(dá)雜波抑制提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 1彈載雷達(dá)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與信號(hào)處理相關(guān)問(wèn)題

        1.1多普勒模糊問(wèn)題

        由于彈載雷達(dá)運(yùn)動(dòng)速度快、 工作波長(zhǎng)短, 因而其多普勒擴(kuò)展非常嚴(yán)重。 通常在中重頻和低重頻脈沖體制雷達(dá)中, 多普勒存在多重模糊現(xiàn)象。 此時(shí), 目標(biāo)信號(hào)將和來(lái)自不同方向的雜波進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng), 目標(biāo)檢測(cè)難度較大。 不僅如此, 多普勒模糊造成雜波自由度大大增加, 給系統(tǒng)雜波抑制性能帶來(lái)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。 文獻(xiàn)[5]對(duì)高速平臺(tái)雜波自由度進(jìn)行了討論, 指出非正側(cè)陣雜波自由度相比正側(cè)陣雜波自由度略有增加, 其增加量近似為一常數(shù), 然而實(shí)際彈載雷達(dá)中, 距離模糊將使得雜波自由度進(jìn)一步增加, 考慮距離模糊和多普勒模糊同時(shí)存在時(shí)的雜波自由度有待于下一步的研究與分析。圖1所示為多普勒速度隨方位角變化關(guān)系。 通常天線(xiàn)掃描范圍是以法線(xiàn)方向?yàn)橹行淖笥?0°, 而對(duì)于前視陣?yán)走_(dá), 這一范圍恰好是雜波多普勒變化緩慢的區(qū)間。 因此其多普勒帶寬并不寬, 換言之, 前視

        1.2距離模糊問(wèn)題

        盡管彈載雷達(dá)工作距離并不大, 然而由于彈

        載雷達(dá)脈沖重頻較高, 因此不模糊距離相對(duì)較小, 且隨著先敵發(fā)現(xiàn)、 先敵打擊軍事需求的增加, 彈載雷達(dá)超視距探測(cè)能力是必然的要求, 因此距離模糊問(wèn)題不容忽視。 此時(shí), 不同距離門(mén)的雜波混在一起, 使得微弱目標(biāo)信號(hào)淹沒(méi)在雜波中。 眾所周知, 非正側(cè)陣?yán)走_(dá)地面雜波存在非均勻性, 尤其對(duì)于彈載前視陣?yán)走_(dá), 其雜波非均勻性不可避免: 近

        程雜波非均勻性非常突出, 遠(yuǎn)程雜波分布近似一致。 與機(jī)載預(yù)警雷達(dá)不同, 彈載雷達(dá)還存在嚴(yán)重的距離模糊問(wèn)題。 此時(shí), 傳統(tǒng)空時(shí)處理將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)甚至失效。 因?yàn)閭鹘y(tǒng)空時(shí)處理利用臨近距離門(mén)回波數(shù)據(jù)估計(jì)檢測(cè)距離門(mén)雜波協(xié)方差矩陣時(shí), 由于距離模糊雜波非均勻性, 導(dǎo)致估計(jì)的協(xié)方差矩陣與檢測(cè)距離門(mén)協(xié)方差矩陣特性不一致, 且近程雜波特性與遠(yuǎn)程雜波特性混在一起, 無(wú)法實(shí)現(xiàn)雜波補(bǔ)償。 因此, 解決距離模糊問(wèn)題對(duì)于彈載雷達(dá)低空目標(biāo)探測(cè)是至關(guān)重要的, 目前解決距離模糊的思路大致可歸結(jié)為以下幾種:

        航空兵器2017年第1期

        廖桂生, 等: 彈載相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與信號(hào)處理問(wèn)題

        (1) 采用低重頻體制以盡量避免距離模糊, 然而低重頻帶來(lái)較多的多普勒模糊和測(cè)速盲區(qū), 加大了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

        (2) 設(shè)計(jì)有效的低旁瓣天線(xiàn), 減小近程雜波回波強(qiáng)度。 由于毫米波雷達(dá)陣列一致性設(shè)計(jì)困難, 天線(xiàn)低旁瓣設(shè)計(jì)也面臨較大的難度。

        (3) 利用俯仰自由度, 實(shí)現(xiàn)三維(方位-俯仰-時(shí)間)自適應(yīng)處理, 該方法計(jì)算復(fù)雜度較大, 并且實(shí)際中由于缺乏訓(xùn)練樣本, 其應(yīng)用也受到限制[6-8]; 此外也可以通過(guò)俯仰維預(yù)濾波抑制近程雜波[9], 然而該方法需要利用平臺(tái)構(gòu)型、 高度等先驗(yàn)信息。

        (4) 采用直接數(shù)據(jù)域的空時(shí)自適應(yīng)處理方法, 該方法的優(yōu)勢(shì)在于克服了距離模糊問(wèn)題和非正側(cè)陣雜波非均勻問(wèn)題, 直接利用檢測(cè)單元的數(shù)據(jù)樣本實(shí)現(xiàn)雜波抑制與目標(biāo)檢測(cè)[10-11]。 然而其問(wèn)題在于通過(guò)平滑后損失了空域孔徑和時(shí)域孔徑, 因此系統(tǒng)自由度下降, 目標(biāo)測(cè)角與測(cè)速性能也相應(yīng)下降。 此外, 由于目標(biāo)先驗(yàn)信息不可能精確已知, 因此在進(jìn)行目標(biāo)對(duì)消獲取樣本時(shí), 目標(biāo)信號(hào)會(huì)泄露進(jìn)訓(xùn)練樣本中, 此時(shí)估計(jì)的協(xié)方差矩陣中包含目標(biāo)信息, 造成濾波器響應(yīng)存在目標(biāo)相消現(xiàn)象。

        (5) 采用新的體制實(shí)現(xiàn)距離模糊雜波抑制。 其基本思想是利用頻率分集陣列的距離-角度耦合特性, 將距離維自由度引入空時(shí)處理中, 此時(shí)距離空時(shí)域難以區(qū)分的距離模糊雜波, 由于距離不同可以被有效地分離[12], 近程雜波和遠(yuǎn)程雜波可以分別處理, 通過(guò)采用傳統(tǒng)的雜波補(bǔ)償方法可有效減輕雜波的非均勻性。 圖2給出了頻率分集陣列雜波分布特性與空時(shí)濾波器響應(yīng)特性。 空域角頻率中間范圍對(duì)應(yīng)的雜波為遠(yuǎn)程雜波, 兩側(cè)對(duì)應(yīng)的雜波為近程雜波。 因此采用頻率分集技術(shù), 距離模糊雜波在空域?qū)崿F(xiàn)了分離, 可以采用有效的雜波補(bǔ)償方法抑制雜波非均勻特性, 實(shí)現(xiàn)雜波抑制和目標(biāo)檢測(cè)。

        1.3雜波非均勻與非平穩(wěn)特性問(wèn)題

        由RMB準(zhǔn)則可知, 高斯雜波背景下, 當(dāng)訓(xùn)練樣本數(shù)大于等于2倍的系統(tǒng)自由度時(shí), 自適應(yīng)輸出性能損失小于3 dB。 然而實(shí)際中由于陣列配置可能是非正側(cè)陣構(gòu)型, 同時(shí)由于地面環(huán)境非平穩(wěn)特性, 因此訓(xùn)練樣本的選取問(wèn)題也是彈載雷達(dá)空時(shí)處理的關(guān)鍵問(wèn)題。 此外, 實(shí)際系統(tǒng)中有效的樣本資源有限, 因此大系統(tǒng)自由度的處理器將面臨樣本不足的問(wèn)題。 實(shí)際中由于非平穩(wěn)特性, 獨(dú)立同分布特性受到嚴(yán)重的破壞, 可供利用的樣本更少。 由于陣列非均勻構(gòu)型造成的雜波分布非均勻特性, 嚴(yán)重破壞了非正側(cè)陣?yán)走_(dá)雜波回波樣本獨(dú)立同分布特性。 針對(duì)由于陣列構(gòu)型造成的雜波非均勻特性補(bǔ)償, 國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量的研究。 主要的雜波補(bǔ)償方法有時(shí)變加權(quán)方法[13]、 角度多普勒補(bǔ)償方法[14]、 自適應(yīng)的角度多普勒補(bǔ)償技術(shù)[15]、 基于配準(zhǔn)的雜波補(bǔ)償方法[16], 以及基于插值變換的雜波補(bǔ)償方法[17]等等。 彈載雷達(dá)運(yùn)動(dòng)特性復(fù)雜, 其運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)不準(zhǔn)確, 因此有待于進(jìn)一步研究適合彈載雷達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)健的雜波補(bǔ)償方法。 此外, 彈載雷達(dá)對(duì)近程目標(biāo)的檢測(cè)具有重要意義, 而前視陣近程雜波距離依賴(lài)性十分嚴(yán)重。 因此, 近程區(qū)彈載雷達(dá)空時(shí)自適應(yīng)處理方法值得進(jìn)一步研究。

        1.4復(fù)雜運(yùn)動(dòng)與校正問(wèn)題

        由于導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)規(guī)避動(dòng)作的需求, 雷達(dá)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜(存在偏航、 俯仰、 滾轉(zhuǎn)以及加速、 俯沖等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)), 雜波分布特性也較為復(fù)雜。 文獻(xiàn)[18-19]分析了俯沖運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的雜波分布特性, 文中指出在俯沖運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下, 不僅近程雜波非均勻特性復(fù)雜, 而且遠(yuǎn)程區(qū)雜波特性非均勻性也非常明顯, 并且隨著俯沖角度的增加, 雜波非均勻特性也隨之惡化, 因此雜波抑制難度大。 由于彈載雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性高, 導(dǎo)致相同距離門(mén)內(nèi)雜波擴(kuò)散, 此時(shí)通過(guò)臨近距離門(mén)數(shù)據(jù)估計(jì)得到的協(xié)方差矩陣, 與檢測(cè)單元的雜波統(tǒng)計(jì)特性可能不盡一致, 因此, 適當(dāng)?shù)恼箤捒諘r(shí)濾波器響應(yīng)的凹口將一定程度地提高雜波抑制的穩(wěn)健性。 圖3所示為同一距離門(mén)彈載雷達(dá)雜波譜特性。 由于雷達(dá)運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)性, 同一距離門(mén)雜波也存在擴(kuò)散特性。 文獻(xiàn)[20-22]提出了一種協(xié)方差矩陣錐化的雜波抑制方法, 通過(guò)適當(dāng)?shù)陌伎谡箤挘?以抑制由于非平穩(wěn)因素造成雜波譜擴(kuò)散問(wèn)題。 彈載雷達(dá)系統(tǒng)中抑制非平穩(wěn)因素以及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的雜波擴(kuò)散也是有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。 另外, 由于彈載平臺(tái)高速運(yùn)動(dòng), 會(huì)引起雜波單元在一個(gè)相干積累時(shí)間內(nèi)跨距離門(mén)走動(dòng)。

        1.5降維處理與誤差穩(wěn)健性問(wèn)題

        如前所述, 受實(shí)際中雜波訓(xùn)練樣本的限制, 高系統(tǒng)自由度處理器在應(yīng)用中受到嚴(yán)重限制, 因此自20世紀(jì)90年代開(kāi)始, 國(guó)內(nèi)外廣泛開(kāi)展了機(jī)載預(yù)警雷達(dá)降維空時(shí)自適應(yīng)處理器的研究。 對(duì)于不同的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合, 不同的降維方法性能有所差別。 綜合來(lái)看, 3DT-SAP方法具有較高的穩(wěn)健性, 并且其性能接近最優(yōu)[23]。 局域聯(lián)合(JDL)處理方法可以通過(guò)選擇合適的空時(shí)子波束, 實(shí)現(xiàn)有效的降維處理, 并且性能接近最優(yōu)[24]。 對(duì)于彈載雷達(dá)系統(tǒng), 由于存在嚴(yán)重的多普勒模糊和距離模糊問(wèn)題, 雜波自由度大大增加, 因此, 合理設(shè)計(jì)降維矩陣, 對(duì)降低系統(tǒng)復(fù)雜度、 降低雜波自由度具有重要意義。 圖4給出了文獻(xiàn)[5]中的空域密集多波束方法, 利用天線(xiàn)掃描范圍內(nèi)(實(shí)際上, 這一范圍正是主瓣雜波)雜波多普勒帶寬較小的特點(diǎn), 采用空域多波束, 抑制副瓣雜波嚴(yán)重的多普勒模糊現(xiàn)象。

        實(shí)際上, 由于彈載雷達(dá)毫米波天線(xiàn)設(shè)計(jì)不可避免地存在誤差, 并且空域誤差將造成雜波譜沿空間的擴(kuò)展。 在存在陣列誤差的條件下, 設(shè)計(jì)穩(wěn)健的空時(shí)自適應(yīng)處理方法是彈載雷達(dá)低空探測(cè)的又一重要研究方向。 文獻(xiàn)[25]給出一種對(duì)協(xié)方差矩陣估計(jì)誤差穩(wěn)健處理方法, 其對(duì)角加載因子為經(jīng)驗(yàn)值。 文獻(xiàn)[26-28]分別提出了最差性能最優(yōu)化的文件波束形成方法和基于不確定集的穩(wěn)健波束形成方法。 將穩(wěn)健的波束形成方法與彈載雷達(dá)系統(tǒng)相結(jié)合, 克服彈載雷達(dá)陣列誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響, 將推動(dòng)彈載雷達(dá)空時(shí)自適應(yīng)處理走向應(yīng)用。

        1.6目標(biāo)測(cè)角與測(cè)速問(wèn)題

        目標(biāo)的角度和速度信息對(duì)于導(dǎo)引頭制導(dǎo)具有重要的作用。 對(duì)于彈載雷達(dá)來(lái)說(shuō), 雜波抑制和目標(biāo)檢測(cè)之后一個(gè)重要的問(wèn)題是目標(biāo)的參數(shù)估計(jì)問(wèn)題。 將和差單脈沖測(cè)角簡(jiǎn)單可靠、 運(yùn)算量小、 數(shù)據(jù)率高等優(yōu)勢(shì)同空時(shí)自適應(yīng)處理有效結(jié)合起來(lái), 以實(shí)現(xiàn)搜索、 截獲、 跟蹤、 制導(dǎo)的同時(shí), 具備自適應(yīng)雜波抑制與抗干擾、 波束捷變及多目標(biāo)跟蹤能力。 自適應(yīng)和差測(cè)角技術(shù)在陣列信號(hào)處理中取得了廣泛的應(yīng)用[29-30]。 在雜波背景下, 自適應(yīng)和差測(cè)角面臨差波束形成困難問(wèn)題, 存在差波束形成零點(diǎn)頻移和零點(diǎn)較淺等問(wèn)題。 因此, 空時(shí)自適應(yīng)處理差波束形成需要采用有效的約束方法[31], 以保持主瓣的波束形狀。 文獻(xiàn)[32]提出了一種基于幅相線(xiàn)性約束的和差波束形成方法, 通過(guò)分別約束方位與俯仰維波束形成, 可以有效地保持差波束的形狀, 同時(shí)該方法可以實(shí)現(xiàn)方位俯仰解耦合。 因此, 考慮在空時(shí)處理中, 可以通過(guò)分別約束空域和時(shí)域差波束特點(diǎn), 實(shí)現(xiàn)測(cè)角與測(cè)速解耦合。 此外, 空時(shí)處理器通過(guò)多普勒通道搜索, 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)速度粗估計(jì), 對(duì)空時(shí)濾波器輸出沿慢時(shí)間積累, 可進(jìn)一步提高目標(biāo)測(cè)速精度。 不僅如此, 通過(guò)MIMO虛擬孔徑技術(shù), 可進(jìn)一步增大陣列有效孔徑, 提高目標(biāo)角度估計(jì)精度。

        1.7工作模式與系統(tǒng)實(shí)時(shí)性問(wèn)題

        盡管空時(shí)自適應(yīng)處理不僅可以應(yīng)用于跟蹤模式, 而且可應(yīng)用于掃描模式, 然而由于空時(shí)自適應(yīng)處理所需的計(jì)算復(fù)雜度高, 在彈載雷達(dá)掃描模式下, 目標(biāo)全空間、 全多普勒、 全距離搜索將耗費(fèi)巨大的計(jì)算資源。 因此, 對(duì)彈載雷達(dá)空時(shí)處理實(shí)時(shí)處理器結(jié)構(gòu)的研究, 將大幅度提高彈載雷達(dá)反應(yīng)能力, 提高其跟蹤機(jī)動(dòng)目標(biāo)的能力。 相反, 在跟蹤模式下, 通過(guò)目標(biāo)距離、 速度、 角度等先驗(yàn)信息, 可以大大縮小目標(biāo)的搜索范圍, 降低系統(tǒng)運(yùn)算量, 降低系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求。 同樣, 設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)處理器結(jié)構(gòu), 增強(qiáng)系統(tǒng)處理能力, 將改善系統(tǒng)對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤能力, 提高目標(biāo)持續(xù)跟蹤性能。

        1.8新體制雷達(dá)波形設(shè)計(jì)問(wèn)題

        傳統(tǒng)PD雷達(dá)導(dǎo)引頭的波形優(yōu)化, 主要針對(duì)重頻、 帶寬及多載頻的設(shè)計(jì), 盡可能地減少距離和多普勒模糊。 然而現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變, 單一的探測(cè)波形已無(wú)法滿(mǎn)足中遠(yuǎn)距雷達(dá)導(dǎo)引頭的作戰(zhàn)需求。 除了復(fù)雜調(diào)頻技術(shù)和寬帶信號(hào)的應(yīng)用, 一些新體制雷達(dá)的發(fā)展, 給雷達(dá)波形的設(shè)計(jì)提供了更大的空間。 近幾年已經(jīng)應(yīng)用的MIMO雷達(dá)發(fā)射分集技術(shù), 包括頻率分集、 波形分集、 空間分集等, 能夠提供更多維度的系統(tǒng)自由度, 對(duì)于雜波和干擾都有良好的抑制效果。 MIMO雷達(dá)的波形分集, 通過(guò)控制各通道間發(fā)射信號(hào)的相關(guān)性, 產(chǎn)生不同主瓣寬度的方向圖[33], 在接收端設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波器, 實(shí)現(xiàn)雜波抑制的同時(shí), 對(duì)于低空目標(biāo)的多徑干擾和欺騙式干擾都有一定的抑制效果。 在搜索階段可發(fā)射主瓣較寬的波形, 以覆蓋目標(biāo)可能存在的角度范圍; 在跟蹤階段, 可發(fā)射窄波束, 增大目標(biāo)方向增益。 對(duì)于欺騙式干擾, 利用頻率分集帶來(lái)的距離維自由度, 也能夠有效分離干擾分量。 圖5給出了一個(gè)具有自回歸型相關(guān)矩陣的波形組, 隨著相關(guān)因子的變化, 可以看到發(fā)射波形從具有高度相關(guān)性的相控陣波形逐漸變?yōu)橥耆坏腗IMO雷達(dá)波形。

        控陣?yán)走_(dá)在一個(gè)脈沖內(nèi)的模糊圖。 通過(guò)對(duì)比可以看出, 空時(shí)編碼的使用實(shí)現(xiàn)了相控陣模式下的廣域探測(cè)性能。

        2結(jié)論與展望

        從上述問(wèn)題分析來(lái)看, 可以得出以下結(jié)論:

        (1) 盡管STAP技術(shù)在機(jī)載/星載雷達(dá)中的研究已經(jīng)日趨成熟, 但是, 彈載雷達(dá)由于其自身的特殊性, STAP技術(shù)的應(yīng)用仍然面臨許多亟待解決的問(wèn)題。

        (2) 彈載雷達(dá)距離模糊問(wèn)題的解決對(duì)彈載雷達(dá)STAP的應(yīng)用至關(guān)重要, 解決距離模糊問(wèn)題才能實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)機(jī)載雷達(dá)到彈載雷達(dá)STAP技術(shù)的過(guò)渡; 此外, 彈載雷達(dá)存在多普勒多重模糊問(wèn)題, 傳統(tǒng)降維處理器的結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計(jì)。

        (3) 彈載雷達(dá)誤差問(wèn)題將不容忽視, 由此帶來(lái)的處理性能下降也不可避免, 因此, 研究穩(wěn)健的彈載雷達(dá)STAP方法對(duì)目標(biāo)檢測(cè)性能的提高具有重要作用。

        (4) 導(dǎo)引頭制導(dǎo)需要目標(biāo)的參數(shù)信息, 因此需要精確估計(jì)目標(biāo)的角度與速度參數(shù)。 和差波束形成方法的關(guān)鍵在于如何有效地實(shí)現(xiàn)差波束形成。 如何提高測(cè)角、 測(cè)速精度依然有待于進(jìn)一步研究。

        目前, 國(guó)際上相關(guān)研究仍處于保密階段, 鮮有研究報(bào)告在國(guó)際上公開(kāi)發(fā)表。 空時(shí)自適應(yīng)處理與彈載相控陣?yán)走_(dá)體制的結(jié)合, 能有效改善低空目標(biāo)檢測(cè)性能, 將大大提升導(dǎo)彈的威力。 毋庸置疑, 空時(shí)處理技術(shù)必將在下一代彈載雷達(dá)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 然而由于彈載雷達(dá)系統(tǒng)存在的特殊性, 仍有諸多問(wèn)題有待解決。 筆者認(rèn)為開(kāi)展如下的研究工作是非常有意義的:

        (1) 有效的距離模糊雜波抑制方法;

        (2) 有效的多普勒模糊抑制方法;

        (3) 非均勻、 非平穩(wěn)地表地貌環(huán)境下的STAP技術(shù);

        (4) 新體制彈載雷達(dá)STAP技術(shù);

        (5) 彈載MIMO-STAP技術(shù);

        (6) 共形陣列STAP技術(shù);

        (7) STAP實(shí)時(shí)處理器設(shè)計(jì);

        (8) 空時(shí)自適應(yīng)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì);

        (9) 穩(wěn)健的STAP方法;

        (10) 基于壓縮感知的STAP技術(shù);

        (11) STAP的新技術(shù)、 新理念;

        (12) 新體制雷達(dá)波形設(shè)計(jì)技術(shù)、 STAP聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)。

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