霍選科
摘要
20世紀(jì)60年代,機(jī)載AMTI雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和雜波抑制開(kāi)始出現(xiàn)并得以發(fā)展,此后機(jī)載陣列天線(xiàn)雷達(dá)開(kāi)始被廣泛關(guān)注。本文通過(guò)DPCA技術(shù)、STAP技術(shù)和干涉SAR/GMTI技術(shù)的分析進(jìn)行就和差波束空時(shí)處理動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)的研究,以期能夠?qū)μ嵘走_(dá)分辮率、抑制主瓣雜波以及提升動(dòng)目標(biāo)信雜噪比有所助益。
【關(guān)鍵詞】和差波束 動(dòng)目標(biāo)檢測(cè) 主瓣雜波
1 DPCA技術(shù)
DPCA技術(shù)通過(guò)對(duì)時(shí)間和空間信息的利用,在雷達(dá)的天線(xiàn)上設(shè)置兩個(gè)相位中心偏移的子天線(xiàn)陣,用來(lái)發(fā)現(xiàn)目前以及抑制雜波,DPCA技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式有兩種,分別是機(jī)械和電子兩種方式。DPCA的機(jī)械實(shí)現(xiàn)方式嚴(yán)格限制了飛機(jī)速度和雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率之間的關(guān)系,在機(jī)械式DPCA中,雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率的變化應(yīng)隨著載機(jī)的速度而變化,這樣能夠保障子天線(xiàn)在兩個(gè)相鄰的周期之間的路程是一致的。飛機(jī)對(duì)于機(jī)械式DPCA來(lái)說(shuō),是一個(gè)極為不穩(wěn)定的平臺(tái),其對(duì)雷達(dá)脈沖的重復(fù)頻率要求較高,因此這項(xiàng)技術(shù)的想要變得更加工程化是十分困難的。
電子式DPCA是作為機(jī)械式DPCA的補(bǔ)充出現(xiàn)的,即和差波束DPCA(EA-DPCA)能夠形成相位補(bǔ)償信號(hào),對(duì)回波信號(hào)相位進(jìn)行補(bǔ)償,且靜止目標(biāo)前后的兩個(gè)回波信號(hào)差應(yīng)該為零。在載機(jī)的速度發(fā)生變化的同時(shí),只需要對(duì)補(bǔ)償信號(hào)的幅度進(jìn)行調(diào)整。與此同時(shí),需要在脈沖重復(fù)頻率、載機(jī)運(yùn)動(dòng)速度以及和差波束天線(xiàn)增益等數(shù)據(jù)下,進(jìn)行通常增益系數(shù)的調(diào)整。在對(duì)消之后,通過(guò)FFT實(shí)現(xiàn)相干積累,由此提升雜波抑制和信號(hào)增益。
2 STAP技術(shù)
上述DPCA技術(shù)的實(shí)現(xiàn)只需要考慮兩個(gè)時(shí)間采樣,因此對(duì)于時(shí)域的分辨率不高。在虛警概率不變的狀況下,想要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)概率的有效提升,機(jī)載雷達(dá)抑制雜波的能力就需要更強(qiáng)。STAP就在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生,STAP技術(shù)能夠?qū)C(jī)載相控陣?yán)走_(dá)抑制雜波的能力進(jìn)行有效提升。STAP技術(shù)研究的開(kāi)展已經(jīng)將近30年,在最開(kāi)始時(shí),STAP技術(shù)研究的重點(diǎn)為載雷達(dá)雜波特性以及全空時(shí)域最佳檢測(cè)理論。在60年代末期,出現(xiàn)了陣列自適應(yīng)處理的基本思想,在確切知道協(xié)方差矩陣和目標(biāo)信號(hào)的情況下,陣列自適應(yīng)處理的基本思想開(kāi)始應(yīng)用于脈沖和陣元采樣的兩維場(chǎng)之中,相較于傳統(tǒng)的空時(shí)級(jí)聯(lián)處理,兩維聯(lián)合處理的性能要好得多。
3 干涉SAR/GMTI技術(shù)
對(duì)地面戰(zhàn)場(chǎng)上慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的解決需要通過(guò)GMTI技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),其中包含具有高價(jià)值時(shí)間目標(biāo)的探測(cè),GMTI技術(shù)在軍事偵察和空地攻擊中的應(yīng)用價(jià)值極高,其功能正是軍用雷達(dá)所迫切需要的,但是其研究的技術(shù)難度較大。在機(jī)載雷達(dá)對(duì)地動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)中,最大的困難就是慢速目標(biāo)在在時(shí)、空、頻域中都會(huì)受到主瓣雜波的干擾,因?yàn)槔走_(dá)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)會(huì)造成地雜波頻譜展寬,并且慢速目標(biāo)也會(huì)進(jìn)入到主瓣雜波的頻率范圍之中。因此為了能夠?qū)χ靼觌s波區(qū)域內(nèi)的動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),只有提升目標(biāo)信雜比這一方法才能夠?qū)崿F(xiàn),但是想要提升目標(biāo)信雜比,就必須對(duì)主瓣雜波進(jìn)行最大限度的抑制。SAR沿航跡干涉GMTI技術(shù)是當(dāng)前機(jī)載雷達(dá)GMTI技術(shù)中較為實(shí)用的,美國(guó)人將這一技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域中,而后具有干涉SAR/GMTI功能的雷達(dá)系統(tǒng)被成功研發(fā)出來(lái),為JSTARS和AN/APG-76雷達(dá),這完美地結(jié)合了GMTI技術(shù)和SAR技術(shù)。這兩種系統(tǒng)均使用三端口方位干涉技術(shù),這就幫助雷達(dá)能夠同時(shí)擁有在強(qiáng)雜波環(huán)境中檢測(cè)動(dòng)目標(biāo)、對(duì)地面做高分辨率成像以及確定目前在地面上的準(zhǔn)確位置等能力。
4 結(jié)語(yǔ)
在雷達(dá)信號(hào)處理研究中,機(jī)載雷達(dá)和差波束空時(shí)處理動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)是其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題,對(duì)其研究的主要目的就是為了抑制主瓣雜波。通過(guò)多通道空時(shí)域聯(lián)合處理的方式提升抑制主瓣雜波的惡能力,但是增加空域通道將會(huì)顯著的提升工程呈現(xiàn)的成本和難度。本文圍繞DPCA技術(shù)、STAP技術(shù)和干涉SAR/GMTI技術(shù),分析其對(duì)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè),由此提升雷達(dá)分辨率和動(dòng)目標(biāo)信雜噪比,并且達(dá)到抑制主瓣雜波的效果。
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