基于频控阵的雷达抗干扰方法研究

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频控阵(Frequency Diverse Array,FDA)雷达由于其频偏引起的独特的远场特性一直是海内外学者研究的热点问题。频控阵由于其远场波束的角度距离依赖特性有着良好的抗干扰的潜力以及目标定位性能。当前频控阵雷达的研究主要集中在发射波束形成和接收端的参数估计,但是目前相关文献尚缺少对频控阵雷达抗干扰的系统的探讨。本文重点关注频控阵抗干扰问题的研究,主要工作可以概括为以下三部分:(1)讨论了频控阵抗干扰发射波束方向图设计的问题。首先基于标准线性频控阵讨论了使用传统线性加权的方式生成静态频控阵抗干扰波束方向图,进而利用发射频偏这一新的自由度设计波束方向图从而抑制落在波束主瓣内的干扰。其次,本文分析了频控阵波束方向图解耦合的条件同时给出了几种解耦合的方案并分析其优劣。为了使得频控阵雷达具备低截获的特性,在波束方向图设计的准则中加入能量均匀分布的约束,从而导出了多输入多输出的频控阵(FDA-MIMO)系统,并且证明了这种体制的频控阵具备低截获的特性。(2)系统地研究了频控阵接收端干扰抑制的算法。首先根据频控阵接收信号中包含的角度信息,利用角度维自适应波束形成技术滤除角度可分的干扰,并且给出了在存在阵列校正误差、快拍数较少、主瓣干扰这三种不理想情形的解决方案。其次,基于FDA-MIMO雷达利用角度距离二维自适应波束形成滤除距离维可分的转发式假目标干扰,并且分析了真假目标的相对距离对算法的性能的影响。当假目标距离真实目标很近时会落在FDA-MIMO波束方向图主瓣内,本章基于阻塞矩阵的算法成功地抑制了FDA-MIMO的主瓣干扰。最后讨论了协方差矩阵的重构的问题并仿真验证了其对波束形成的影响。(3)探讨FDA-MIMO雷达在干扰背景下对目标参数的估计。由最大似然准则导出的算子具有极高的运算复杂度,并且对阵列扰动比较敏感。将信号模型改为非结构化模型并对其应用最大似然准则得出了低复杂度的非结构化参数估计算子,并且讨论了非结构化最大似然估计过程中协方差补偿的操作,使得其对阵列扰动和压制干扰稳健。非结构化最大似然估计在降低了运算复杂度的同时也带来了性能损失,即非结构化的角度和距离估计非一致估计。数值仿真证明了非结构化最大似然估计在损失微小的估计精度的同时极大地降低了FDA-MIMO参数估计的复杂度。
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