机载预警雷达杂波干扰抑制及性能评估

作     者：晁逸群 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王彤

授予年度：2019年

学科分类：11[军事学] 080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 110503[军事学-军事通信学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 1104[军事学-战术学] 082601[工学-武器系统与运用工程] 081105[工学-导航、制导与控制] 0826[工学-兵器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：无人预警机 杂波抑制 干扰抑制 参数设计 性能评估 

摘      要：随着科学技术的不断发展和进步,现代战争对于预警机的要求越来越高,常规预警机的高成本、需要搭载工作人员等问题也渐渐凸显出来。近年来由于无人机的快速发展,无人机以其造价便宜、隐蔽性强、无机内人员等优势成为新一代预警机平台的热门选择。然而高空长航时无人机的设计往往更多考虑一定载荷下的飞行性能,而忽略载荷为具有大型天线的远程警戒雷达的情况,使得在无人机上安装常规大型相控阵雷达面临诸多困难,因此需要讨论新的天线设计方案并对该方案在杂波及干扰背景下进行参数设计和性能评估。一种比较容易想到的方案是采用安装在机翼下表面的水平阵面可以获得更大的天线面积。另一方面,考虑到机载预警雷达下视工作时会受到地杂波和干扰影响,严重影响其对目标的检测性能,因此需要对杂波和干扰抑制方法进行研究。已有的杂波抑制、干扰抑制、参数设计和性能评估等方面的研究主要针对的是垂直或接近垂直于地面的竖直平面阵天线,而充分利用无人机机翼面积的水平平面阵天线研究甚少,因此需要开展针对水平平面阵的研究。本文主要针对水平平面阵机载预警雷达杂波干扰抑制及性能评估进行研究。建立了三维任意阵列的杂波模型,开展杂波特性和空时自适应处理（STAP）杂波抑制方法研究,给出了一种适用于水平阵面的子阵合成方式。针对异步短脉冲干扰,提出了一种陷波滤波干扰抑制方法。针对重频选择运算量大的问题,给出了一种快速重频选择方法。改进了波位设计方法使之适用于水平阵面情况。改进了雷达探测距离计算方法,减小了由于气象衰减造成的误差。主要工作内容概括如下:1.水平平面阵杂波特性及杂波抑制方法研究。水平阵面的杂波特性与传统垂直阵面有很大区别。本文首先建立了三维任意阵列的杂波模型,并推导了阵面水平摆放这一特例情况下杂波在不同域中的分布特性;对比前视阵依据该杂波模型对一些常用的降维STAP算法的有效性进行了研究,给出了一种水平阵面下的子阵合成方式。2.机载预警雷达抗干扰方法研究。本文在深入分析了窄带连续波干扰及异步短脉冲干扰这两种无意干扰产生原因的基础上建立了对应的干扰信号模型。针对窄带连续波干扰,本文分析了两种抑制方法各自的特点及适用范围,仿真验证了这两种方法的有效性;针对异步短脉冲干扰,本文提出了一种陷波滤波干扰抑制方法,该方法处理速度快、计算量小,并通过仿真和实测数据处理验证了所提干扰抑制方法的有效性。3.机载预警雷达参数设计和性能评估方法研究。雷达的探测性能和工作参数密切相关,因此在进行性能评估前必须找到最优的工作参数（包括波位排列、重频等）。传统的波位设计方法应用于水平阵面构型或不规则阵面时会产生较大误差,本文在比较两种阵面波束形状和扫描方式的基础上改进了原有波位设计方法,使其可以应用于水平阵面。传统的最优重频选择方法运算量极大,影响性能评估效率;本文给出了一种快速重频设计方法,极大地减少了重频选择所需时间。性能评估时大气及气象衰减对于雷达探测距离的计算有很大的影响,本文通过迭代减小了由于大气及气象衰减造成的探测距离计算误差。最后总结了较为完善的性能评估流程及误差计算方法。