极化认知雷达抗干扰波形设计研究

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1、硕士学位论文极化认知雷达抗干扰波形设计研究RESEARCHONANTI-INTERFERENCEWAVEFORMDESIGNFORPOLARIMETRICCOGNITIVERADAR姜智卓哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN957.51学校代码：10213国际图书分类号:621.3密级：公开工学硕士学位论文极化认知雷达抗干扰波形设计研究硕士研究生：姜智卓导师：赵宜楠教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：信息与电气工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TN957.51U.D.C：621.

2、3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONANTI-INTERFERENCEWAVEFORMDESIGNFORPOLARIMETRICCOGNITIVERADARCandidate：JiangZhizhuoSupervisor：Prof.ZhaoYinanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofInformation

3、andElectricalEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要认知雷达是近年来受到广泛关注的一种智能化雷达，它可以智能地从雷达回波中解析、学习目标和环境的信息，通过接收机到发射机的反馈通道，使发射机根据所处环境和具体雷达任务，自适应地发射波形，实现雷达性能最大化。极化作为描述雷达信号的另外一维信息，加入极化信息可使雷达具有更强的抗干扰和参数估计能力。因此本文研究极化认知雷达的波形设计，主

4、要内容分为三个部分：第一部分，对极化认知雷达的基础知识和本文用到的概念进行阐述。首先对极化认知雷达进行建模，极化认知雷达是在认知雷达的基础上加入了极化信息，可以额外获得目标和环境的极化特征；其次对发射的极化信号进行建模，引入极化椭圆的概念，为后文极化参数估计奠定基础；然后介绍目标极化散射矩阵的表示方法和意义；最后对杂波分布进行建模，并对本文中用到的复合高斯杂波重点阐释，通过实测数据拟合，验证将海杂波建模为复合高斯分布更符合实际情况。第二部分，研究基于目标和杂波参数估计的最优极化波形设计。首先，根据极化回波公式，推导观测数据的条件概率密度分布，基于最大似然估计，引入

5、扩展参数-期望最大算法，对目标和杂波参数进行准确地估计；然后通过最小化参数的克拉美罗界，引出最优极化波形设计算法来获得波形的最优极化参数；为了减小设计极化波形时的计算复杂度，推导次最优算法设计极化波形，在性能与前者相当的前提下，大大减少优化耗时。仿真表明，本部分研究的极化波形设计算法可以较好地对抗杂波干扰，并准确地得到目标和环境参数，从而为认知雷达提供准确的先验和环境信息。第三部分，研究基于认知框架的瞬态极化雷达正交波形设计。针对瞬态极化雷达（IPR）两路波形相关度较高而引起的目标参数估计误差过大的问题，本章提出纯相位谱逼近算法（POSAA）来设计具有低相关水平的

6、波形对，这样可以较好地对抗距离遮蔽干扰和极化通道之间的互扰。首先，在积分旁瓣电平准则下，构造正交波形设计的目标函数；然后利用相关与谱之间的傅里叶变换关系，基于谱逼近的思想，将时域的优化问题转化到频域优化。另外，POSAA利用串行设计的思想，避免同时优化的高计算量，高复杂度问题；仿真结果说明优化后的波形具有极低的相关水平，且本章提出的算法具有较高的运算效率。关键词：认知雷达；极化；波形设计；抗干扰I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCognitiveradar(CR)isanintelligentradarsystem,whichhasrecentlya

7、ttractedconsiderableattention.CRhasafeedbackchannelfromreceivertotransmitter,itmeansthatCRcanintelligentlyupdatethetransmittingwaveformorthereceiverfilter,basedontheextractedsignaloftargetsandenvironmentfromradarreturns.ThischaracteristicofCRmakesitpossiblethatthetransmittercanadaptiv

8、elytr