分布孔径雷达栅瓣抑制技术研究

作     者：周生威 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵宜楠

授予年度：2022年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 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：雷达 分布孔径 稀布阵 栅瓣抑制 

摘      要：分布式孔径雷达通过合理使用多个孔径的能量域及空域等资源,可以显著提高雷达系统的检测距离和检测准确度,并且具备了生存能力强、效费比高、角分辨率高、可扩展性强和实现性好等多项技术优点,是目前现代雷达开发的方向和科研热点之一。但由于分布孔径的稀疏性,导致了栅瓣的存在,这将会造成严重的阵列测角模糊等问题,从而影响雷达对目标的检测及参数测量的性能,因此对分布式孔径雷达的栅瓣抑制研究具有重要的意义和必要性。首先,本文应用谱加权技术,对稀疏阵列的权值进行优化设计,实现了对于均匀稀疏阵列的栅瓣抑制;而后运用泰勒加权法,不仅突破之前方法只适用于均匀阵列的限制,而且在非均匀线性稀布阵列的应用中使其旁瓣高度下降了5.27 d B,抑制效果明显。其次,本文通过应用遗传算法和基于搜索空间改进的遗传算法对稀布线性阵列进行优化设计。文章提出了基于最小阵元间距约束的改进遗传算法,在该约束条件下,算法通过对编码、交叉算子和变异算子等方面的优化,在同等仿真条件下相较于传统遗传算法峰值旁瓣电平降低了0.84 d B,实现了对栅瓣的进一步抑制。另外,通过测试函数对本文提出算法的稳健性、收敛速度等性能进行评估。该算法不仅应用稀布线阵的效果明显,而且扩展到二维平面阵与参考文献所用的算法对比研究,其结果优于参考文献的结果0.71 d B。本文还利用遗传算法的高可扩展性的优点,得到混合智能算法,运用智能算法与最优权值设计对稀布阵列进行并行优化,最终得到更加优秀的栅瓣抑制效果。最后,文章分析了多种误差限制和地形因素限制下的稀布阵列栅瓣抑制。通过对理想的阵列模型中人为加入一定比例的幅值扰动、相位扰动和位置扰动,来模拟实际应用中产生的误差,并通过阵列校准的方法来补偿这些误差所带来的影响。而后,在地形因素限制下划分子阵,发现增大子阵间的间距并不会使阵列的方向图产生栅瓣,因此得出当一个阵列需要较大的阵元的间距或者受到地形限制时,为了保证不受栅瓣问题的影响,尝试采用子阵划分的方式解决是可行的。对于崎岖地形限制下稀布阵列的栅瓣抑制,本文建立崎岖地形等效模型,实现了误差干扰和地形因素限制下的稀布阵列的栅瓣抑制。