[發明專利]一種基于MIMO體制的共形陣機載雷達雜波抑制方法

在審

• 申請號: 201610414677.9
• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN107490791A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 段克清;謝文沖;高飛;陳輝;王永良
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于MIMO體制共形陣機載雷達的雜波抑制方法，特別適用于下一代采用共形陣天線的機載脈沖多普勒(PD)的雷達。

背景技術

現代戰爭對機載雷達的隱身能力、機動能力和目標探測能力都提出了越來越高的要求，共形陣天線可有效減小載機反射截面積，提升自身抗摧毀能力；通過采用與機身共形方式減少飛行阻力，提高載機的機動性；同時，共形陣單元指向各異，在相控陣波束掃描時增益下降和副瓣惡化并不明顯，這些特點恰好滿足上述要求。因此，共形陣機載雷達是下一代機載雷達發展的重要方向。

目前較為典型的共形陣天線形式包括圓柱陣和機翼陣等。其中，圓柱陣天線放置于機背，圓柱形天線陣元在各方向指向不同，通過工作陣元切換機制完成全方位掃描，因此可保證各方為掃描波束波形一致，克服了平面相控陣大掃描角度時主瓣嚴重展寬和副瓣抬升的難題，但由于圓柱陣與機身本身并不是完全共形，因此負載重荷較大，且嚴重影響載機氣動性；機翼陣天線分布于載機兩翼，天線與機翼表面共形，通常采用端射的方式輻射電磁波，可實現水平向寬角度波束掃描，因此是較為理想的共形形式，但由于機翼垂直向尺寸很小，無法獲得垂直向上的角分辨力。

多輸入多輸出(MIMO)雷達是近幾年來發展起來的一種新體制雷達，機載MIMO雷達因其具有優良的抗反輻射、抗干擾、反隱身和低慢速目標檢測等性能，是未來新體制雷達發展的重要趨勢，屬于當前雷達技術研究的熱點之一。MIMO體制的最顯著特點是通過發射多個正交波形，再結合各接收通道的匹配濾波處理，形成孔徑數倍大的新的虛擬陣列形式。比如，采用MIMO體制的兩個平行線陣分別用于發射和接收，則等效形成一孔徑更長的線陣。基于該特點，如果將MIMO體制與共形天線結合起來，能有望克服前述共形陣所存在固有的問題。同時，選擇合適的空時自適應處理(STAP)方法對MIMO體制共形陣天線機載雷達雜波進行抑制，可實現該體制雷達的運動目標有效檢測。

發明內容

本發明的目的在于避免上述背景技術中的不足之處，將共形陣機載雷達采用MIMO體制，通過在垂直于機背向設置發射天線，在機背上放置圓環陣或機翼上放置共形曲線陣接收天線的方式，形成等效虛擬陣列，并選擇合適STAP技術進行雜波抑制，從而實現機載雷達對運動目標的有效檢測。本發明方案適用于下一代采用共形陣天線的機載預警雷達，特別是采用脈沖-多普勒體制的機載預警雷達和機載戰場偵察監視雷達。

為了實現上述的發明目的，本發明提供了一種基于MIMO體制共形陣機載雷達的雜波抑制方法，包括 以下技術步驟：

(1)在載機機背垂直放置一均勻線陣天線，天線各陣元全向均勻發射正交信號波形；

(2)在載機其他部位放置共形接收天線用于信號接收，并進行匹配濾波處理；

(3)根據線性約束最小輸出功率準則，對各陣元所接收空時二維數據進行空時自適應處理，完成機載雷達對雜波的有效抑制；

(4)對雜波抑制后數據進行CFAR處理，完成對運動目標的檢測。

其中，步驟(1)中發射天線采用M陣元均勻線陣天線，天線垂直放置于機背，各陣元間距為波長且發射全向正交波形。

步驟(2)中接收天線采用N陣元共形天線，包括放置于機背上的圓環陣或兩側機翼上的曲線陣；接收天線各陣元間距為波長，各陣元對接收信號進行匹配濾波處理，處理后等效形成N×M維虛擬三維陣接收回波信號。

步驟(3)中根據線性約束最小輸出功率準則，對接收到的回波數據進行STAP處理，STAP處理在陣元-多普勒域進行，進而實現機載雷達對雜波的有效抑制。

步驟(4)中根據雜波抑制結果，選擇合適的CFAR檢測算法，實現對運動目標的有效檢測。

本發明的優點在于：

(1)本發明基于MIMO體制，將一垂直線陣和一圓環陣等效形成虛擬圓柱陣列，既保留了圓柱陣和MIMO體制固有的優勢，又解決了圓柱陣載重大和影響載機氣動性能的問題。

(2)本發明基于MIMO體制，將一垂直線陣和兩個機翼共形曲線陣等效形成兩個二維曲面陣，既保留了機翼共形陣和MIMO體制固有的優勢，又解決了機翼共形陣垂直向分辨力差的問題。

(3)本發明所提出的兩種MIMO共形陣機載雷達形式，由于具有了陣面俯仰自由度，因此還可以有效抑制近程非平穩雜波；

(4)結合本發明思路，還可將MIMO體制應用于其他共形陣雷達。

附圖說明