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合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)电子对抗是现代战争的重要作战手段之一,多通道SAR因为具有较高的空间自由度在电子反干扰方面具有较大的优势。该文围绕多通道SAR的成像算法、多通道SAR干扰抑制算法等问题展开研究。论文既包括对热点领域的理论研究又包括与工程实践紧密联系的实际应用研究。论文主要创新性贡献包括:
1.建立了针对多通道SAR的散射波干扰模型。深入分析了地面散射点的分布特征、地面粗糙度对散射点分布的影响,分析了不同粗糙度地表散射波干扰抑制可采用的处理途径,为进一步深入研究SAR散射波干扰效果和干扰抑制方法提供了依据。
2.提出了一种基于主分量分析(Principal Component Analysis,PCA)的多通道SAR散射波干扰抑制方法。分析了干扰加噪声协方差矩阵的特征谱,并对最优加权矢量和利用主子空间求解的加权矢量对空间快时间自适应处理(SpaceFast-time AdaptiVe Processing,快时间STAP)性能的影响进行了分析讨论。结果表明,通过合理设置门限阈值提取干扰加噪声协方差矩阵的主特征值及其对应的特征向量,在主子空间内进行快时间STAP处理可以取得与全空时处理非常接近的散射波干扰抑制性能,从而在保证算法性能的基础上极大地降低运算量和设备复杂度。
3.提出了一种基于互谱测度法(Cross Spectral Metric,CSM)的多通道SAR散射波干扰抑制方法。分析了干扰加噪声协方差矩阵的互谱,并和特征谱进行了比较。讨论了CSM求解的加权矢量对SAR散射波干扰抑制性能的影响,并和基于PCA的多通道SAR散射波干扰抑制算法性能进行了比较。结果表明在选择相同维数的降维子空间时,基于CSM的快时间STAP较基于PCA的快时间STAP可以取得较优的散射波干扰抑制性能和较快的收敛速度,为多通道SAR散射波干扰抑制的工程实践提供了理论依据。
4.提出了一种基于子带分割和快时间STAP的多通道SAR散射波干扰抑制算法。推导了子带内的散射波干扰协方差矩阵和空间快时间导向矢量。对干扰加噪声协方差矩阵的特征谱和算法的信干噪比损失进行了仿真分析,并和仅使用快时间STAP的干扰抑制方法进行了比较。结果表明,所提算法具有较好的多通道SAR散射波干扰抑制效果,为多通道SAR散射波干扰抑制的工程实现提供了理论依据。
5.探索分析了MIMO SAR被截获概率以及MIMO SAR的反有源干扰性能。推导了MIMO SAR的回波功率表达式,推导了MIMO处理、距离向压缩处理、方位向处理后的MIMO SAR信噪比,分析了MIMO SAR被截获概率,并进行了仿真分析。仿真结果表明较常规SAR,MIMO SAR具有较低的被截获概率。对MIMO SAR的反有源干扰性能进行了分析,并把单发多收多通道SAR的干扰抑制方法推广到了MIMO SAR。