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本文针对天基雷达空时二维自适应处理杂波抑制算法进行研究。
首先介绍了空时自适应处理的基础理论,通过STAP处理结构、最优STAP处理器及其性能对它进行了详细说明;由于全自适应STAP算法在实际应用中存在运算量巨大和样本支持的问题,因此本文也介绍了它的降维抑制原理,为研究天基雷达杂波抑制技术打下理论基础。
接着,本文详细分析了天基雷达与杂波散射点的几何关系,在此基础之上,建立了天基雷达杂波几何模型,得到了天基雷达与杂波散射点几何关系的精确数学模型,由此可得到杂波散射点的俯仰角θel和方位角θaz,从而最终确定杂波多普勒频率。文中利用所建立的几何模型分析了天基雷达杂波的角度.多普勒迹和距离-方位的等多普勒频率特性,结果与理论分析完全一致,证明了该模型的正确性。该模型的建立可以作为研究天基雷达杂波特性的基础。
然后,在所建立的杂波模型基础上,通过杂波功率谱、角度-多普勒迹、距离-多普勒迹对天基雷达杂波特性进行了详细分析。在考虑地球自转情况下,会引入两个新的因素——偏航角和偏航幅度,偏航角会影响实际当中的锥角,偏航幅度会影响多普勒幅度,二者一起作用将会使多普勒频率发生平移。
最后,重点研究了基于STAP的天基雷达杂波抑制技术。STAP算法对天基雷达的杂波抑制性能会受多普勒模糊和距离模糊的影响。多普勒模糊是由于PRF过低,低于天线方位主瓣所对应的多普勒带宽而导致的;距离模糊的产生是由于脉冲重复频率过高,使得上一个脉冲对应的回波与本次脉冲对应的回波重叠。文中详细分析了多普勒模糊和距离模糊对STAP方法杂波抑制性能的影响,结论得出,在存在多普勒模糊和距离模糊情况下,将会严重影响STAP的杂波抑制性能。本文在降维STAP算法的研究中,重点研究了基于转换阵的JDL算法,此算法没有基于DFT的JDL算法对角度、多普勒单元间隔选取的限制条件,并且算法的杂波抑制性能也得到了改善。利用这个转换阵,同时实现了数据域转换和降维,从数学上讲,它相当于利用一个二维线性调频Z变换实现了整个转换和降维过程。本文通过选择不同局域处理空间,对基于变换阵的JDL算法和基于DFT的JDL算法的杂波抑制性能进行了比较分析,尽管二者的训练样本数相同,但前者相对于后者,其杂波抑制性能大约改善4dB。