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无源雷达具有双/多基地雷达的特点,其利用第三方辐射源信号进行运动目标检测,具有隐蔽性高、抗干扰能力强、低空探测和反隐身等优势,在现在以及未来电子战中具有至关重要的作用,因此受到国内外学者的广泛关注,成为新体制雷达发展的一个重要方向。越来越复杂的应用环境,对新一代无源雷达提出更高要求:高精度、远距离以及高分辨率。 本文针对无源雷达信号处理中的杂波对消关键技术及目标检测方法展开研究。强杂波干扰是该体制雷达的典型特征,有效对消杂波干扰是运动目标检测的前提条件。本文重点针对自适应杂波对消关键技术以及动目标检测方法等方面进行了理论创新与算法改进,具体研究工作如下: (1)研究了主流外辐射源信号的信号参数及其检测特性。以雷达模糊函数作为分析工具,系统分析了主流外辐射源信号的目标检测特性,包括积累增益、距离分辨率、距离模糊以及多普勒模糊等参数。通过分析,为无源雷达最优辐射源的选择提供了理论依据,并对具体工程应用具有重要的指导意义。 (2)研究了参考信号质量提升的方法。首先,分析了参考信号的纯度对回波通道的杂波对消以及目标检测的影响,并针对不同场景下的参考信号,提出了不同的提纯方案,提纯之后的参考信号能够降低虚警以及雷达模糊函数的平均底噪,有效提升了目标的检测性能。其次,以国标DTTB(Digital Television TerrestrialBroadcasting)信号为例,提出了一种基于参考信号等间隔分段置零的副峰抑制方法,有效降低了目标检测的虚警率。 (3)研究了无源雷达自适应杂波对消算法的关键技术。分析了NLMS算法的步长对无源雷达目标检测的影响,得出大的步长导致雷达模糊函数平面上产生宽的凹槽的结论。凹槽的存在不仅影响低多普勒目标的检测,而且还会抬高雷达模糊函数的底噪,降低微弱目标检测的能力。根据分析结果,合理利用凹槽带来的影响,提出了一种新的变步长NLMS算法,该算法有效降低了凹槽对目标检测的影响,并能部分对消具有多普勒频率的杂波干扰。 (4)研究了强目标回波以及运动杂波对消方法。通过将NLMS对消算法的一维权系数矢量扩展为两维权系数矩阵,提出了距离-多普勒NLMS(RDNLMS)算法,该算法突破了传统NLMS算法只能对消单一多普勒频率的杂波干扰的限制,使其具有同时对消静止杂波、运动杂波以及强目标回波的能力,对目标检测性能的提升具有很大帮助。 (5)研究了无源雷达运动目标检测的方法。首次提出基于倒谱技术的无源雷达动目标检测(CEPMTD)方法,该方法的输出是一个两维的检测矩阵,该矩阵包含运动目标的距离、多普勒和信噪比等信息。对于给定的辐射源信号,该方法的距离和多普勒分辨率与雷达模糊函数一致。在CEPMTD算法的基础上,为了获得更高的目标检测性能,进而提出了改进的CEPMTD算法。理论分析和仿真试验结果均显示改进的CEPMTD算法的目标检测性能优于雷达模糊函数,为无源雷达提供了一种新的高性能动目标检测的方法。