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被动雷达单脉冲测向与角跟踪方法研究

被动雷达单脉冲测向与角跟踪方法研究

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作者：佘宏伟桂林电子科技大学

学位级别：硕士

被动雷达由于其自身不主动发射信号,而是利用第三方照射源探测目标从而获取目标的角度信息并进行角跟踪,因此其具有抗干扰能力强、隐蔽性高等优点,在反隐身、反低空突防以及敌方目标侦测定位等现代战争活动中得到了充分使用和全面推广,... 详细信息

被动雷达由于其自身不主动发射信号,而是利用第三方照射源探测目标从而获取目标的角度信息并进行角跟踪,因此其具有抗干扰能力强、隐蔽性高等优点,在反隐身、反低空突防以及敌方目标侦测定位等现代战争活动中得到了充分使用和全面推广,在国内外相关领域受到广泛关注。本文主要从被动雷达测向与角跟踪领域开展研究,针对传统单脉冲测向方法容易受主、旁瓣干扰影响导致测向性能下降以及传统滤波类角跟踪算法面对复杂机动目标存在跟踪精度过低等问题提出了相应的改进方法,并且通过理论分析和实验证实了所提算法具有良好的性能。具体研究内容如下:（1）针对传统和差单脉冲测向方法容易受到旁瓣干扰影响而导致其测向精度下降的问题,提出了一种低旁瓣自适应和差单脉冲测向方法。该方法首先通过直接加权的方式利用泰勒权处理和波束,同时利用贝利斯权处理差波束,形成低旁瓣性的和差波束;然后用基于最小方差无失真响应（MVDR）准则的波束形成方法对阵列静态和差波束输出进行自适应加权,使其在波束指向上维持较好的方向性,而且能在旁瓣干扰位置产生零陷,达到抑制旁瓣干扰效果的同时也改善了和差波束方向图产生严重畸变的问题,提高了单脉冲测向精度。（2）针对低旁瓣自适应和差单脉冲测向在主瓣干扰的情况下会导致自适应波束形成性能恶化,进而导致单脉冲比特性曲线产生严重失真的问题,提出了一种协方差矩阵双层重构的稳健自适应单脉冲测向方法。该方法通过最小化干扰加噪声功率输出准则以及干扰导向矢量不确定集约束完成对干扰加噪声协方差矩阵的重构;按照设定区间对俯仰角和方位角进行联合线性约束,有效解决了低旁瓣自适应和差单脉冲方法干扰抑制能力差、测向精度低的问题,同时也明显改善了由于导向矢量和协方差矩阵失配导致波束形成性能恶化的问题,提升了算法的稳健性。（3）针对传统卡尔曼滤波角跟踪算法在系统非线性较强时会出现滤波发散,致使角跟踪精度下降的问题,以及考虑到机动目标角度变化快速且复杂,使用单个数学模型不能准确描述的情况,提出了一种交互式多模型容积卡尔曼滤波（imm-ckf）角跟踪算法。该算法结合本文所提的稳健自适应单脉冲方法完成目标测向,获得目标在不同时刻的角度测量值用来构建系统状态方程及量测方程;通过概率转移矩阵控制各模型间的切换,采用容积卡尔曼滤波算法对各模型进行并行滤波;通过时间更新和量测更新完成状态预测,然后利用模型概率更新处理滤波后的状态实现输出融合,较好地解决非线性滤波发散的问题,同时也进一步提高了角跟踪精度与算法性能。

关键词：被动雷达主、旁瓣干扰自适应和差单脉冲测向协方差矩阵双层重构 imm-ckf

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