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OS-CFAR是一种基于输出信噪比的检测器
新闻分类:公司新闻   作者:admin    发布于:2017-05-134    文字:【】【】【


        OS-CFAR是一种基于输出信噪比的检测器,  顺德升降路灯车出租, 顺德升降路灯车租赁, 顺德升降路灯车多少钱   来自天线主瓣的目标信号或者来自天线旁瓣的强目标信号、强转发式干扰信号均会通过检测。此时无法判定雷达是否受到转发式干扰的影响。这时可以将ˆY中的数据矢量与主波束导向矢量0s求取相干余弦,为设定的门限值(可以设为0.7,即主波束中心处导向矢量与主波束3dB宽度处导向矢量对应的相关系数)。相关余弦是一种基于数据矢量相位的检测器,其可以有效区分信号分量的来波方向。若1H假设成立,则认为信号来自于天线波束主瓣;若0H假设成立,则认为信号来自于天线波束旁瓣。将ˆY中满足0H假设的数据矢量取出得到Y,其为一个NQ的矩阵且YˆY。这时Y中的数据矢量对应于旁瓣目标或者旁瓣转发式干扰。因此需对Y中的信号成分做进一步的分析。对通过相干余弦检测后的Y中的数据矢量做最大似然谱估计,ssw为空域搜索导向矢量,sw为搜索的空间频率且1212sw。iw为数据矢量,iiaby对应的空间频率。接着将天线旁瓣区域对应的频率区间等分成K份。利用iw的信息,可以统计出每个频率区间内对应的信号分量个数。设定一个门限qN,若某个频率区间内的信号分量个数大于qN,则认为该区间内的信号分量为旁瓣干扰;相反,则认为该区间内的信号分量为旁瓣目标。这个判决是基于单个干扰机在工作时会产生一批转发式干扰,尽管这些干扰的距离与多普勒具有随机性,但其相对于雷达系统的角度却是一致的。这就意味着当在旁瓣区域的一个角度区间内出现大量信号时,这些信号在很大概率上是来源于干扰机(因为对于旁瓣目标来说,在同一角度出现大量强雷达截面积(RCS)的空中目标是一个小概率事件)。通过这个检测,就可以将旁瓣目标与干扰区分开。当然qN的数值决定了雷达对转发式干扰的灵敏度,需根据实际应用背景确定。经过以上判决后,若检测到存在干扰,则在后续正常工作模式时需进行自适应发射;反之,雷达未受到干扰机影响,后续常规发射即可。




     通过以上三步检测后,若判定存在转发式干扰,则需将超过qN的频率区间内的信号分量对应的空间频率提取出,相应的空域导向矢量为11,即可完成对发射方向图的优化约束。由于在干扰机方向的低增益,雷达在后续正常工作时发射信号波形被干扰机截获的概率降低,面临转发式干扰威胁的可能性减小。




      恒模发射波束形成考虑到在实际的工程应用中,现有的发射机往往工作在饱和状态,此时发射组件中的高功率放大器具有相同的的输出功率。这就意味着雷达在发射端的幅度调制能力受到限制,即阵列发射权值受到恒模约束。此时式(6-10)的约束优化问题需修正为2H02H22maxs.t.1jnwn=1,,NwwswS,  约束条件21kw保证了各个发射组件具有相同的发射功率,阵列对干扰方向增益的允许上限。对干扰的约束条件由硬约束(等69式约束)转变为了软约束(不等式约束),这是因为在增加了恒模约束后,阵列的权矢量对应的可行域受到限制,自由度减少,不再能够形成理论上无限深的零点。由于jC为Hermitian矩阵,则根据Rayleigh商的性质可以得到min、max分别为jC的最小特征值与最大特征值。根据恒模约束条件可以得到HwwN,  因此可以得到的取值范围为minN.  的约束条件均为起作用约束。为一个非凸的二次约束二次规划问题,直接求解较为困难。此时可以利用半正定松弛将其进行求解。根据矩阵迹的性质,可以得到矩阵的迹。需对其做进一步处理,以得到原始优化问题的解。这时可以采用高斯随机化算法来求解。



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    通过仿真数据实验验证本文方法的有效性。仿真实验参数如下所示:雷达波长为0.25m,发射波形带宽为2MHz,相干积累脉冲数为32,天线阵元数为16,阵元间距为0.125m,载机高度为5km,载机速度为100m/s,雷达天线主波束方向与阵面法线方向夹角为0°,干扰机1归一化空间频率为0.3,干扰机2归一化空间频率为-0.35。机载雷达发射一组脉冲重复频率为8000Hz的脉冲串对转发式干扰进行检测。假定在该相干处理间隔内,干扰机1转发20个虚假目标,对应的干噪比为30dB;干扰机2转发20个虚假目标,对应的干噪比为35dB;同时在雷达主波束内存在10个真实目标,对应的信噪比为-10dB;在雷达天线旁瓣区域内存在10个真实目标,对应的信噪比为25dB。主瓣目标、旁瓣目标、旁瓣转发式干扰在距离多普勒图中分别使用图形符号‘○’、‘△’、‘□’表示。实验一中分析本文所提方法的检测、参数估计以及发射波束形成性能。将接收到的原始数据经过多普勒处理后得到的单通道数据。两条竖直虚线之间为杂波区,其它区域为清晰区。接着将清晰区中的数据按照本文所提的方法进行检测处理,检测时对应的门限分别设置为13dB、0.7、6。图形符号‘+’表示通过CFAR检测的距离多普勒单元。通过检测的信号分量包括主瓣目标、旁瓣目标、旁瓣转发式干扰。图形符号‘x’表示通过相关余弦检测的距离多普勒单元。通过检测的信号分量包括旁瓣目标、旁瓣转发式干扰,而主瓣目标已被检测并剔除。图6.5中的直方图对应于不同空间频率区间内的信号数目,水平虚线为设置的检测门限,两条竖直点划线之间为波束主瓣对应的空间频率。在波束主瓣对应的空间频率区间未出现任何信号分量,表明了通过前两步的检测后主瓣目标分量已被完全去除;超过门限的频率区间的信号分量对应于转发式干扰,表明了旁瓣转发式干扰与旁瓣目标已被区分。通过对清晰区的数据进行三步检测,本文方法可以快速准确的判定接收数据中是否存在转发式干扰。需要说明的是雷达发射高重频脉冲串,只是为了便于检测转发式干扰。后续正常工作时的脉冲重复频率及其它波形参数需根据实际的应用背景确定。相对于常规发射,最优自适应发射与恒模自适应发射这两种方法均可在干扰对应位置形成零陷。为了进一步观察不同算法的性能,将图6.6中干扰机1对应位置局部放大得到。通过优化发射方向图,雷达在干扰机方向增益降低了40dB以上,这将降低干扰机截获雷达发射信号的概率;最优自适应发射的零陷深度优于恒模自适应发射,这是因为恒模自适应时,权矢量的幅度调节能力受到限制,只能依靠调节相位形成零陷,系统自由度减少,形成零陷的能力也就下降。随着发射天线阵元幅相误差的增大,自适应发射波束形成方法的凹口深度逐渐变浅。发射误差导致了阵列不能在干扰角度形成低增益。因此,在实施自适应发射前,需对发射误差进行补偿。分析自适应发射性能随干扰参数估计性能的关系。自适应发射波束在干扰机处零陷深度随干扰参数的变化曲线。随着干扰估计相对误差的增大,自适应发射的零陷深度逐渐变浅。根据表6.2,本文的最大似然谱估计方法参数估计相对误差在10-4数量级,在图6.9中对应的零陷深度为-71dB。实验三说明了最大似然谱估计方法的有效性。





    主要研究了自适应发射技术对抗旁瓣相干转发式干扰。该方法针对干扰机需截获雷达发射信号才能对雷达发射转发式干扰这一特性,通过优化发射方向图,在干扰侦察方向形成零陷,降低了发射信号被截获的概率,从而减少了雷达被干扰的可能性。实际中当干扰机位于雷达天线主波束时,仅依靠发射端的空域自由度不再有效,这时需结合波形域、脉冲域、极化域的自由度来联合处理。关于主瓣转发式干扰的对抗需进一步研究。




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点击次数:935  更新时间:2017-05-13  【打印此页】  【关闭

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