面向组网雷达探测的波形设计研究

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组网雷达具有良好的稳定性和优秀的抗干扰能力,在现代电子战中表现出日益明显的优势,其能够弥补传统单基地雷达的局限性,现已成为新体制雷达的重要发展趋势之一。本文主要研究面向组网雷达探测性能提升的波形设计技术,从组网雷达抗干扰波形设计、组网雷达检测与估计性能兼顾提升的波形设计等方面入手,主要内容分为三个部分:首先,构建了包含融合中心反馈调节作用的雷达组网模型;即针对传统点目标检测中的抗干扰问题,建立了同时满足最小化积分旁瓣电平和对干扰频段进行约束的相位编码发射信号模型;针对扩展目标的检测和估计问题,基于散射中心模型和冲激响应理论建立了目标、杂波以及发射信号模型,得到了对于目标冲激响应的估计值,并将平均信杂噪比作为检测性能的衡量标准。然后,考虑雷达组网中的局部雷达易受同频干扰以及雷达波形间互干扰影响,基于组网融合思路分别构造了降低距离旁瓣的波形设计任务、联合优化功率谱密度和积分旁瓣电平的恒模波形设计任务,并在融合中心中构造数学求解问题来指导局部雷达间的波形互干扰抑制与稀疏频谱设计;针对具体优化问题,利用主优化算法框架,通过寻找原目标函数的优化代理函数,将原优化问题重构为凸优化问题,求解得到了提升抗干扰性能的优化波形表达式;仿真分析证明了所设计的波形具有较低的相关旁瓣水平,且能够有效回避干扰频段。最后,考虑组网雷达系统对扩展目标检测与估计性能兼顾提升的迫切要求,从组网融合角度出发,分别考虑检测性能波形设计、估计性能波形设计,进而利用融合中心合理分配总发射功率,以进一步从提升探测性能的角度设计优化波形;为确保目标冲激响应的估计精度,构造了基于最小均方误差准则的优化问题,利用拉格朗日乘子法求解,得到了保证估计精度的优化波形;为提升检测性能,构造了最大化平均信杂噪比的优化问题,利用梯度投影法求解,得到了提升检测性能的优化波形;进一步利用融合中心的功率分配作用,联合估计精度与检测性能任务需求,基于二分法框架设计融合算法;通过数值仿真,验证了优化波形能够实现对应探测性能的提升,且相对于传统波形具有明显优势,证明了联合优化相对于单一优化准则具有优越性。
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