端射阵机载雷达稀疏恢复非平稳杂波抑制方法

针对端射阵机载雷达杂波谱存在的距离非平稳问题,提出了一种基于稀疏恢复的距离模糊杂波抑制方法。该方法首先通过稀疏恢复理论建立杂波回波数据的欠定方程,并结合欠定系统局灶解法求得杂波的空时谱分布,重构出每个距离门的杂波协方差矩阵;然后,以最远可检测距离单元为参考单元对杂波数据进行补偿,并进行目标约束;最后,基于补偿后的数据进行空时自适应杂波抑制处理。与传统端射阵距离模糊杂波谱补偿方法相比,该方法的杂波协方差矩阵估计精度高,杂波抑制性能更优。理论分析和仿真结果验证了该方法的有效性。

端射阵机载雷达STAP单脉冲测角方法

端射阵列雷达是新体制雷达发展的一个重要趋势,因其具有低剖面和定向辐射特性,特别适合用于机载雷达的补盲。但由于端射阵天线方向图的特殊性,其主瓣宽度比相同天线尺寸的侧射阵宽得多,这势必会导致传统自适应单脉冲测角方法性能下降。本文提出了一种基于三维空时联合约束的自适应单脉冲测角方法,将传统自适应单脉冲测角问题扩展到俯仰-方位-多普勒三维空间,利用三维杂波特性克服波束过宽所带来的问题,并可同时测出目标的方位角和俯仰角,表现出较为优越的角度估计性能。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。

端射阵机载雷达距离模糊杂波抑制方法

端射阵天线是指波束指向垂直于阵列法线方向的一类特殊雷达天线,由于其具有低剖面和定向辐射特性,因而特别适合用于机载雷达的补盲。本文基于端射阵机载雷达杂波回波模型,首先分析了端射阵机载雷达杂波谱在距离模糊情况下的杂波特性,并对目前三种存在距离模糊时典型近程非平稳杂波抑制方法的基本原理进行了介绍;其次基于端射阵机载雷达对典型方法的杂波抑制性能进行了仿真分析;最后综合考虑各种因素,对各种方法在端射阵机载雷达背景下的适用性进行了分析,并得出了有益结论,可为端射阵机载雷达非平稳杂波抑制方法的进一步研究提供重要参考。

端射阵机载雷达距离模糊非平稳杂波补偿方法

端射阵天线是指波束指向垂直于阵列法线方向的一类特殊雷达天线,由于其具有低剖面和定向辐射特性,因而特别适合用于机载雷达的补盲.由于端射阵通常呈前视放置,因而与传统前视侧射阵机载雷达一样,不可避免地要面临杂波的距离非平稳问题.本文基于端射阵机载雷达杂波谱特性,提出了一种距离模糊下端射阵近程杂波补偿新方法.该方法以最远可检测距离单元为参考单元并增加了动目标约束保护条件,克服了存在距离模糊时基于杂波谱配准(Registration-Based Compensation,RBC)原理的传统补偿方法存在的目标相消以及计算量大的问题;同时针对可能存在的目标约束失配问题,进一步提出了基于虚拟波束的扩展补偿方法.计算机仿真结果验证了本文方法的有效性.

互耦效应下端射阵机载雷达STAP方法研究

互耦效应是阵列天线一个固有的重要属性,而端射阵天线由于其特殊的主波束指向以及抑制栅瓣所要求的小阵元间距,其阵列间存在的互耦效应比侧射阵更加严重.本文首先分析了互耦效应对端射阵天线方向图的影响,构建了存在互耦效应下的天线方向图模型;然后给出了考虑互耦效应的杂波模型并分析了互耦对端射阵机载雷达杂波谱以及STAP(Space-Time Adaptive Processing)性能的影响;最后提出了一种基于杂波协方差矩阵重构的互耦效应补偿方法.计算机仿真验证了所提方法的有效性.

基于空时内插的端射阵机载雷达杂波补偿新方法

端射阵天线因其低风阻和高增益特性而特别适用于机载雷达的前后向补盲,而天线的前后视放置则不可避免地要面临杂波的距离非平稳问题。该文基于端射阵机载雷达杂波谱特性,针对传统空时内插法(STINT)不能直接适用于距离模糊情况下端射阵杂波补偿这一情况,提出一种基于空时内插的端射阵杂波补偿新方法。该方法充分考虑了各距离门的模糊杂波,以远程平稳杂波脊主瓣区所对应的圆弧为插值参考子空间并细化了动目标约束的约束对象,实现了对距离模糊情况下端射阵非平稳杂波的有效补偿。计算机仿真结果验证了该文方法的有效性。

端射阵机载雷达杂波建模与杂波特性分析

端射阵天线是指波束指向垂直于阵列法线方向的一类特殊雷达天线,由于其具有低剖面和强定向辐射特性,因而特别适合用于机载雷达的补盲。首先,以均匀端射线阵为阵元组建了端射阵列天线,并在端射阵机载雷达几何模型的基础上对端射阵天线的方向图特性进行了分析;然后,进一步构建端射阵机载雷达的杂波回波数学模型;最后,对端射阵机载雷达的杂波空时谱以及在不同情况下的杂波距离-多普勒谱进行了仿真分析,并与传统侧射阵机载雷达的杂波谱进行了比较。理论与仿真结果表明:所建端射阵空时二维杂波模型是合理的,可为下一步开展端射阵机载雷达空时自适应杂波抑制方法的研究提供数据来源。

互耦效应下端射阵机载雷达空时内插STAP方法

针对端射阵天线由于阵元间距较小,容易造成能量耦合引起互耦效应,进而影响天线增益和空域导向矢量等参数以及后续的杂波抑制性能这一问题,首先利用互阻抗法和等距离环地面散射单元积分法,建立了互耦条件下的端射阵机载雷达信号模型;然后分析了互耦效应对杂波特征谱和空域导向矢量等参数的影响;最后提出了一种基于空时内插的空时自适应处理方法,对杂波的非平稳性和空域导向矢量进行了补偿.理论分析和仿真结果证明了该方法的有效性.

增强端射天线阵列的研究

设计端射天线阵时,使用汉森伍德条件会提高方向性。如果阵列单元数目较少,则单元间距根据汉森伍德条件也相应较小。但较小的单元间距在实际天线阵设计中会增大天线单元之间的耦合,降低了天线阵的整体性能。重新推导了天线阵方向图公式,提出了一种新馈电相位关系的端射阵。既满足端射阵的相位要求,形成增强方向性端射,又拉大了间距降低单元之间的互耦,比普通端射阵提高了阵列的方向性。

小型化线列阵研究

介绍了一种小型化线列阵,阵结构与常规线列阵最大的不同在于阵元间距小于四分之一波长。通过理论分析和仿真计算优化了各阵元的最佳权系数,获得了良好的指向性,得到了实验的证明。小型化线列阵的指向性图具有四大特点:①单向性:仅在半空间出现一个轴对称的主波束,无栅瓣和次瓣。②端射特性:主波束出现在线阵的轴射方向。③超指向性:在阵的尺寸远小于二分之一波长条件下不仅可以获得良好的指向性图,并且波束宽度随阵元间距的减小而减小。④恒定束宽特性:在阵元间距小于八分之一波长条件下,波束宽度随频率变化非常平缓。这种小型化基阵也可用于大型基阵如拖曳阵和展开式体积阵的子基阵,进行低频宽带信号的检测。

水声材料插入损失测量中的声波多途效应抑制方法

提出了一种在非自由声场中测量水声材料插入损失时抑制多途效应的方法,称为"虚拟端射阵技术"。通过仿真设计,采用逐点移动分时发射信号的方式破坏各路径同频反射干扰的相干性,并在阵长方向形成尖锐的指向性,将上述所有位置的信号延时叠加消除干扰杂波,最后提取所需波形实现对材料插入损失的计算。在尺寸为5.5 m×3.5 m×3.5 m非消声水池中对1.1 m×1.0 m×8 mm的铝板和直径0.5 m、厚8 mm的圆形铝板进行了测量,测量频率范围为3~20 kHz。结果表明虚拟端射阵技术相比于常规方法能降低测量频率下限,矩形铝板和圆形铝板的有效测量频段内误差均小于0.5 dB,有效减少了声波多途效应的干扰。该方法的实现提高了非消声水池中单换能器测量水声材料的能力。