和差波束空時處理動目標檢測技術

霍選科

摘要

20世紀60年代，機載AMTI雷達的運動補償和雜波抑制開始出現并得以發展，此后機載陣列天線雷達開始被廣泛關注。本文通過DPCA技術、STAP技術和干涉SAR/GMTI技術的分析進行就和差波束空時處理動目標檢測技術的研究，以期能夠對提升雷達分辮率、抑制主瓣雜波以及提升動目標信雜噪比有所助益。

【關鍵詞】和差波束 動目標檢測 主瓣雜波

1 DPCA技術

DPCA技術通過對時間和空間信息的利用，在雷達的天線上設置兩個相位中心偏移的子天線陣，用來發現目前以及抑制雜波，DPCA技術的實現方式有兩種，分別是機械和電子兩種方式。DPCA的機械實現方式嚴格限制了飛機速度和雷達脈沖重復頻率之間的關系，在機械式DPCA中，雷達脈沖重復頻率的變化應隨著載機的速度而變化，這樣能夠保障子天線在兩個相鄰的周期之間的路程是一致的。飛機對于機械式DPCA來說，是一個極為不穩定的平臺，其對雷達脈沖的重復頻率要求較高，因此這項技術的想要變得更加工程化是十分困難的。

電子式DPCA是作為機械式DPCA的補充出現的，即和差波束DPCA（EA-DPCA）能夠形成相位補償信號，對回波信號相位進行補償，且靜止目標前后的兩個回波信號差應該為零。在載機的速度發生變化的同時，只需要對補償信號的幅度進行調整。與此同時，需要在脈沖重復頻率、載機運動速度以及和差波束天線增益等數據下，進行通常增益系數的調整。在對消之后，通過FFT實現相干積累，由此提升雜波抑制和信號增益。

2 STAP技術

上述DPCA技術的實現只需要考慮兩個時間采樣，因此對于時域的分辨率不高。在虛警概率不變的狀況下，想要實現檢測概率的有效提升，機載雷達抑制雜波的能力就需要更強。STAP就在這種情況下應運而生，STAP技術能夠對機載相控陣雷達抑制雜波的能力進行有效提升。STAP技術研究的開展已經將近30年，在最開始時，STAP技術研究的重點為載雷達雜波特性以及全空時域最佳檢測理論。在60年代末期，出現了陣列自適應處理的基本思想，在確切知道協方差矩陣和目標信號的情況下，陣列自適應處理的基本思想開始應用于脈沖和陣元采樣的兩維場之中，相較于傳統的空時級聯處理，兩維聯合處理的性能要好得多。

3 干涉SAR/GMTI技術

對地面戰場上慢速運動目標的解決需要通過GMTI技術來實現，其中包含具有高價值時間目標的探測，GMTI技術在軍事偵察和空地攻擊中的應用價值極高，其功能正是軍用雷達所迫切需要的，但是其研究的技術難度較大。在機載雷達對地動目標的檢測中，最大的困難就是慢速目標在在時、空、頻域中都會受到主瓣雜波的干擾，因為雷達平臺的運動會造成地雜波頻譜展寬，并且慢速目標也會進入到主瓣雜波的頻率范圍之中。因此為了能夠對主瓣雜波區域內的動目標進行檢測，只有提升目標信雜比這一方法才能夠實現，但是想要提升目標信雜比，就必須對主瓣雜波進行最大限度的抑制。SAR沿航跡干涉GMTI技術是當前機載雷達GMTI技術中較為實用的，美國人將這一技術應用于軍事領域中，而后具有干涉SAR/GMTI功能的雷達系統被成功研發出來，為JSTARS和AN/APG-76雷達，這完美地結合了GMTI技術和SAR技術。這兩種系統均使用三端口方位干涉技術，這就幫助雷達能夠同時擁有在強雜波環境中檢測動目標、對地面做高分辨率成像以及確定目前在地面上的準確位置等能力。

4 結語

在雷達信號處理研究中，機載雷達和差波束空時處理動目標檢測技術是其中的重點和難點問題，對其研究的主要目的就是為了抑制主瓣雜波。通過多通道空時域聯合處理的方式提升抑制主瓣雜波的惡能力，但是增加空域通道將會顯著的提升工程呈現的成本和難度。本文圍繞DPCA技術、STAP技術和干涉SAR/GMTI技術，分析其對動目標的檢測，由此提升雷達分辨率和動目標信雜噪比，并且達到抑制主瓣雜波的效果。

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