论文实例：舰载高频地波雷达目标检测与估值研究

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2、传播的机理，既能实现对海上舰船和低空飞行目标的超视距探测，又可用于海态遥感等民用事业。舰载HFSWr除具有岸基HFSWr的特点外，更突出的优势在于其灵活机动性，其研制近年来引起广泛关注。相比于岸基HFSWr，舰载HFSWr信号处理的难点在于一阶海杂波展宽谱中舰船目标的检测与估值，本文对此进行了深入研究。1．理论分析了舰载HFSWr一阶海杂波谱的展宽机理，给出其展宽数学模型。平台运动时，雷达分辨单元内不同方向的一阶海杂波回波被附加不同的多普勒频移，使得岸基情形时强大的一阶bragg峰(单频)被展宽，这已被舰载HFSWr数据采集试验所获得的实测海杂波数据处理结果所证实。因此

3、影响展宽谱中船目标检测的主要干扰为具有相同多普勒频率但方位不同的一阶海杂波，这也是全文的基础与出发点。2．首次系统地研究了舰载HFSWr的时空处理。类似于机载预警雷达(AEW)的地杂波抑制，基于舰载HFSWr一阶bragg杂波存在时空二维耦合特性，本文将天线相位中心偏置(DPCA)技术推广并应用于舰载HFSWr的一阶海杂波抑制。考虑到实际平台运动速度的波动，提出了通过空域插值获得等效阵元信号进行DPCA处理的方法。计算机仿真结果表明：当平台运动速度与理想速度偏离较小时，可通过空域插值获得较好的杂波抑制效果。进一步，基于阵列采样信号的时空等价性，本文还提出了基于时域插值进

4、行DPCA处理的方法，结果表明只要平台匀速直线运动，通过时域插值就可获得较好的杂波抑制效果，这大大放松了空域插值方法对平台运动速度的限制。理论证明在理想条件下上述DPCA处理对单频的正负一阶bragg峰是最优的，但实际相邻阵元及各接收机通道间的非理想因素将影响一阶海杂波的抑制效果。实际系统中影响通道间幅相不一致性的因素主要有两个：天线阵元不一致(包括舰体多路径影响)、接收机通道幅相误差，但两者具有显著特点：不同方位入射信号，阵元的幅相误差不同，但与距离无关，一般是非时变的；而通道幅相误差与入射信号距离有关，与方位无关，一般是缓慢时变的。这样尽管实际系统中多路径及阵元、通

5、道不一致引起的幅相误差是耦合在一起的，但仍可以分别进行补偿。3．理论研究了机载预警雷达地杂波、舰载HFSWr一阶海杂波的特征谱，获得其解析表达式。DPCA是一种最简单的空时二维自适应处理，它需要满足特殊条件。由于舰载HFSWr的一阶海杂波具有时空耦合的二维谱，因此最佳杂波抑制应采用空时自适应处理(STAP)。本文利用卡亨南—洛厄维展开(KLE)对观测时间、带宽为的限带谱连续随机过程进行展开，得到其特征谱的解析表达式，即大特征值个数为。进一步通过理论证明及计算机模拟，将连续限带谱的结论推广至离散序列情形，给出了机载预警雷达二维地杂波特征谱的表达式。针对舰载HFSWr的一阶

6、bragg展宽谱等带通谱情形，理论分析得到了其特征谱表达式，这与实测数据处理结果非常一致，可用于空时二维自适应处理结构的简化。此外还对自适应方向图综合法进行必需的修正简化，以适用于STAP的降维处理。4．采用正交加权法抑制海杂波、两分裂波瓣比幅测角，首次实现了舰载HFSWr的目标检测与测角。综合前面分析并考虑到实际系统简化与实时性，本文提出了时域多普勒滤波级联空域零点自适应的杂波抑制方法——正交加权法的目标检测方案。对于因正交加权处理可能出现的目标波束主瓣分裂而产生的测角困难，本文提出了采用两个分裂波瓣比幅测角的方法。实测数据处理结果表明时域插值DPCA、正交加权较直接

7、利用岸基方法能显著提高目标信噪比，实现目标检测，但正交加权法改善更大。正交加权法对半合作目标—由上海开往大连的“长松”轮连续跟踪最大距离达90km，对非合作目标连续跟踪达140km以远。这是迄今为止有关舰载HFSWr实际目标检测、跟踪试验的最新结果，国内外尚未见报道。5．首次进行了岸基HFSWr的实测数据超分辨处理、舰载HFSWr超分辨原理应用分析。关于方位估值，本文首先分析其两个基本要素：测角精度及角分辨力，并引用大量理论分析结果说明岸基HFSWr所采用的和差比幅测角的测角精度和角分辨力，证实常规波束形成法的角分辨力可用波束宽度近似表示