分布式天基雷达动目标检测性能分析

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1、V01．24No．364航天器工程SPACECRAFTENGINEERING第24卷第3期2015年6月分布式天基雷达动目标检测性能分析李延张庆君刘亚东刘久利(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要针对多部天基雷达采用分布式工作体制检测运动目标面临的杂波抑制困难问题，分析了沿航迹基线长度、有效基线长度、地面坡度、波束指向误差、图像配准误差、通道幅度和相位误差对杂波抑制和动目标检测性能的影响。仿真实验结果为以动目标检测为目的的卫星编队构形和雷达参数选择提供了一定依据。关键词天基雷达；卫星编队构形；杂波抑制；动目标检测中图分类号：TN959．74文献标志码：ADoI：1

2、0．3969／j．issn．1673—8748．2015．03．011AnalysisofMovingTargetIndicationBasedonDistributedSpaceRadarLIYanZHANGQingjunLIUYadongLIUJiuli(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Fordistributedspaceradars，thedifficulyiscluttersuppressionduringdetectingmov—ingtarget

3、s．Thisarticleanalysestheeffectsondetectingperformaceofalongtrackbaselinelength，groundgradient，pointiingerrorofbeam，andSOon．Theresultsprovideareferenceforsatelliteformationoptimizationanddesignofradarparameterformovingtargetdetection．Keywords：spaceradar；formationconfiguration；cluttersuppress

4、ion；movingtargetindication(MTI)1引言多部天基雷达协同工作，具备多基线、多视角观测能力，在合成孔径雷达成像、高程测量等雷达成像遥感方面应用潜力巨大，是近年来的研究热点[1。2]。尤其在地面运动目标检测方面，多部天基雷达存在长的沿航迹基线，能克服传统单平台天基雷达天线口径难以做大的难题，有利于获得更好的最小可检测速度。不过，不同的雷达观测视角和通道响应特性导致回波相关性下降；长的沿航迹基线导致动目标速度估计高度模糊(盲速就是零速模糊)，速度响应特性非常细碎口]。只有在合理设计和保持编队构形和系统参数的基础上，多部天基雷达在地面运动目标检测方面的优势

5、才能充分发挥。众所周知，运动目标检测的最优构形是多部天基雷达沿航向直线排列。但是，地球自转和卫星轨道摄动等实际因素导致多部天基雷达严格地沿航向分布很难实现，不可避免地存在与雷达观测视线垂直的分量(称为有效基线)。有效基线一方面导致雷达观测视角存在差异，另一方面引入与地形有关的高程干涉相位，给杂波抑制和动目标参数估计带来困难。特别在有效基线较长或地面坡度较大情况下，抑制杂波和检测运动目标尤为困难。除去有效基线外，沿航迹基线、波束指向误差、通道幅度和相位都影响回波相关性。回波相关性越低，抑制杂波后的剩余就越大，在相同判决门限下虚警概率会增大。图像配准误差不影响数据内在相关性，采用

6、图像域多像素自适应处理方法可忽略它对杂波抑制性能的影响，但它导致无法正确匹配动目标信号，杂波收稿日期：2014—04—08；修回日期：2015-05—12基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：李延，男，博士，研究员，从事微波遥感卫星总体设计工作。Email：gf31iyan@163．corn。第3期李延等：分布式天基雷达动目标检测性能分析抑制后的输出信杂噪比下降。针对上述问题，本文通过仿真实验重点分析了沿航迹基线长度、有效基线长度、地面坡度、波束指向误差、图像配准误差、通道幅度和相位误差对杂波抑制和动目标检测性能的影响，该研究仿真结果已应用于我国后续规划的具有动目标监测功能

7、卫星论证中，为系统编队构形和雷达参数的选择提供了有力支撑。2分析模型对于动目标检测的基础是对杂波进行有效的抑制，按照最大似然准则，自适应匹配滤波器可以获得最大的信噪比(SNR)和信杂比(信号／杂波，SCR)。本文以自适应匹配滤波器为基础，在考虑各实际因素下对输出的信噪比和信杂比进行了仿真分析。基于线性约束最小方差准则的最优权矢量可以写为n3Wopt一畿(1)式中：R，一R，+口：·I是杂波加高斯白噪声的相关矩阵，盯：为噪声功率，J为单位矩阵，n。是运动目标信号的导向矢量。进一步假设杂波导向矢量为n。，则