低空多路径目标检测与仰角估计方法研究

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1、低空多路径目标检测与仰角估计方法研究作者姓名陈婷导师姓名、职称曹运合副教授一级学科信息与通信工程二级学科信号与信息处理申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121124分类TN82号TN95密级公开西安电子科技大学硕士学位论文低空多路径目标检测与仰角估计方法研究作者姓名：陈婷一级学科：信息与通信工程二级学科：信号与信息处理学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：曹运合副教授提交日期：2014年12月ResearchonDetectionandAngleEstimationofLow-angle

2、TargetinMmultipathAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByChenTingSupervisor:Prof.CaoYunheDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成

3、果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可

4、以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要对目标进行探测和定位是雷达最初也是最传统的功能，但是随着科技手段的不断发展与进步，现代战场的分布范围越来越广，战争更是趋于向立体化方向发展，其中低空、超低空的入侵对地面上的目标构成了极大威胁。当在低空领域进行检测跟踪时，雷达需要发射有足够能量的波束，这势必会造成极强的地海杂波，导致信杂比降低。此外，低空目标

5、还会受到多径效应的影响，这使得雷达接收到的回波信号通常是直达波信号与反射波信号的叠加，叠加的矢量和有可能增强也可能衰减，极其不利于检测性能的提高。同时，直达波和镜像回波的角度差特别小，且二者同处于一个天线接收波束内，又是一组强相干信号，这使测角问题难上加难。因此，对于低空目标而言，解决其检测与跟踪问题是一个极具挑战性的课题。本文主要针对低空多径目标的检测与测角这一难题展开研究，首先建立了低空目标的多径回波曲面模型和信号模型，研究了回波信号的幅度与各参数之间的关系。然后对低仰角多径目标的检测方法进行了研究，包括多频回波MN/检测和组网雷

6、达的低仰角检测。在研究多频回波MN/检测器时，主要推导了无起伏目标和SwerlingIII起伏目标分别在自由空间与多径环境下的检测概率，并将其与单脉冲检测的仿真结果对比，以便对该检测算法的性能进行说明。对组网雷达低空目标检测概率的研究主要针对融合判决规则与多站目标检测问题这两个方面展开，推导了三种经典的融合准则，并分析了其检测效果，最后研究了运用雷达组网系统改善低空多径目标检测性能的一些相关问题。为了使低仰角估计算法既能分辨相干信号又具有较高的角度分辨能力，本文首先详细介绍了课题组提出的一种基于压缩感知的低仰角估计方法，该方法在稀疏矩

7、阵的重构中利用多径衰减系数与信号入射角之间的关系重新构造了复合导向矢量，并将其与已有算法进行对比来反映本算法在低信噪比时的角度分辨能力，此外，本算法不要求地形信息已知。由于传统极大似然估计算法存在计算量大的缺点，课题组在进行低仰角估计时采用了多频极大似然算法，该算法利用两回波信号相位差随频点的变化规律，综合多频点回波信息，减弱了某些频点对算法分辨力的影响，提高了低仰角角度分辨力，同时结合了交替投影算法，使繁杂的多维角度搜索转换成了简单的一维角度搜索，大大降低了运算量，并仿真验证了该方法采用曲面模型时的测角性能。雷达组网系统通过融合各个

8、雷达站的数据，改善了系统整体的探测精度和稳定性能，已成为目前研究热点。本文研究了雷达组网系统中的两个关键技术：坐标转换和数据融合，给出了解决各项关键技术的基I西安电子科技大学硕士学位论文本思路，并详细分析了地理坐标变换法