【《非合作雷达辐射源系统概述》2400字】

第第页非合作雷达辐射源系统概述目录TOC\o"1-3"\h\u25937非合作雷达辐射源系统概述 1111521.1非合作雷达辐射源系统模型 198391.2非合作雷达辐射源信号模型 1175871.3非合作雷达辐射源检测雷达方程 256811.4以线性调频信号作为外辐射源信号模型 51.1非合作雷达辐射源系统模型图2-1非合作雷达辐射源系统模型Fig2-1Modelofuncooperativeradaremittersystem该雷达系统主要由五部分构成，如图2-1所示，信号由辐射源辐射，分别到接收站、目标和杂波环境，目标和杂波环境对信号进行反射到接收站，接收站接收的信号由三部分组成，分别为非合作雷达辐射源直达波信号、目标信号、杂波。最后这些信号由数据处理系统进行分析处理，得到目标信息。1.2非合作雷达辐射源信号模型非合作双基地雷达是无源雷达的一种，同时也是一种特殊的双基地雷达，该雷达的接收站静止不动，而辐射源选用可以扩大搜索范围的预警机，根据图2-1可以清楚看到该雷达系统的目标检测原理。其中，该系统所用的无源检测辐射源是一个非合作的数字阵列雷达，并且由于其的非合作特性，需要额外的参考通道来接收直达波信号，为后续的系统同步分析作基础。当空间同步时，非合作雷达的波束指向区域与回波通道的天线的波束指向区域重合，重合覆盖的区域可以检测到目标。在目标检测中，系统所收到的干扰信号一般分为两部分，一部分是直达波多径干扰，由回波天线的旁瓣进入；二是杂波干扰，辐射源运动状态导致杂波也出现多普勒频移，对目标检测也是重大挑战。非合作雷达辐射源系统根据直达波的参考信号与回波信号进行匹配滤波处理，然后在后端数字处理中完成目标的检测、定位以及跟踪任务[38]。非合作雷达辐射源系统[39]具体构成如图2-2所示，总共包括了两部分，一部分为信号接收系统，一部分为信号处理系统，所得到的信号将先通过时间同步、相位同步、频率同步将直达波信号与回波信号结合处理，然后再对接收信号进行脉冲压缩、AMTI、MTD、CFAR处理，最后得到目标信息。除此之外，本文还对杂波谱特有的空时特性进行了STAP（空时自适应处理）的探讨与实际数据的分析研究。图2-2非合作雷达辐射源信号处理Fig2-2Signalprocessingofnon-cooperativeradaremitter1.3非合作雷达辐射源检测雷达方程如图2-1，假设双基地雷达辐射源的发射功率为，发射天线方向的增益为，目标到发射站的距离为，则目标接收到辐射源的功率为： （2-1）当辐射源信号散射到目标时，目标也会将信号反射出去，假设目标在该雷达系统中被观测时的双基地角度为（即目标到接收站和目标到辐射源之间的夹角），其中目标的RCS值与双基地角有关，记作，则由该目标向散射辐射源能量可表示为，设目标到接收站的距离为，通过以上信息，接收者接收到的能量可以得到： （2-2）其中接收天线孔径为，与雷达波长和天线增益有关，可以表示为： （2-3）根据（2-1）-（2-3）式子推导可得双基地雷达距离方程，如下： （2-4）假设为目标信号可被接收系统检测时所需的最小信号功率，则距离积的最大理论值为： （2-5）公式（2-5）表示了理想状态下雷达系统可检测的范围，但是，该情况没有考虑接收站所收到噪声、杂波的影响，而雷达目标检测对噪声的要求也是较为严格的，所以若考虑接收站噪声，则所输入的最小功率可进一步表示为： （2-6）其中，为玻尔兹曼常数（），为雷达接收设备的温度，为接收设备的带宽，为雷达系统接收站输出的最小信噪比。实际应用中，除了接收站存在的噪声以外，还需要考虑系统的损耗、环境因素以及方向传播因子等因素，将（2-5）式进行改写可得： （2-7）其中和分别为发射天线和接收天线的方向传播因子，表示雷达系统总损耗因子，这个损耗包括发射损耗、天线损耗、大气传播损耗以及偶然造成的损耗，则可以表示为： （2-8）此外，由于目标、辐射源、接收站构成一个双基地观测的几何三角形，设为辐射源和接收站之间的距离，同时有另外一个称呼：基线距离，则与之间还具有以下限制条件： （2-9） （2-10）根据这些条件，即可确定该雷达系统的检测威力范围。假设辐射源与接收站处于一条直线上，坐标分别为（100，0）和（-100，0），单位是km，可得到信噪比等值威力曲线，又称卡西尼卵线。仿真结果如下：图2-3卡西尼卵线Fig2-3Cassiniegglines通过图2-3可以看到不同信噪比下的威力范围图，也可以根据公式可得，随着信噪比的增大，卡西尼卵线逐渐从椭圆状扭变为双扭线，而随着信噪比的提高，双扭线逐渐裂变成为环绕辐射源与接收站的长椭圆，这样的结果也就和现代科学的认识相一致，越是接近放射源和接收站,其接收到的信息幅度也就愈强。1.4以线性调频信号作为外辐射源信号模型图2-4非合作雷达辐射源简化模型Fig2-4Simplifiedmodelofuncooperativeradaremitter如图2-4所示，其检测模型可以简单化构成一个双基地雷达模型，接收站静止不动，辐射源可以快速移动，假设辐射源以及接收站采用的是线性调频信号[40]，其表达式可以得到如下： （2-11）其中，为矩形函数，为调频斜率，为脉冲宽度，为载频，且，为信号带宽，为距离向快时间。则对应的回波信号就可以表示为： （2-12）其中为时延。对于该系统来说，时延有三个部分组成，第一部分时延是目标与发射机之间的时延，将其表示为：（2-13）式中，为慢时间，为发射机与目标之间的径向速度，并且有： （2-14）式中，为辐射源速度矢量，为目标速度矢量。第二部分的时延是目标与接收站造成的时延，由于接收站是固定不动的，即可得到： （2-15）式中，表示目标相对与接收站的径向速度，表达式如下： （2-16）根据以上的时延可以得到目标的回波信号如下：（2-17）除此之外，还有第三个时延，即辐射源与接收站的时延，表达式如下： （2-18）式中，为辐射源相对于接收站的径向速度，表达式如下： （2-19）根据以上公式，可以得到直达波信号如下： （2-20）接收站雷达所接收的最终回波信号如下： （2-21）其中为噪声幅度，，SNR为信噪比，为白噪声，为直达波幅度，，SJR为信干比。以上的信号模型是任意一个天线阵元的信号表达式。而现阶段雷达所采用的天线是属于阵列天线，所以得到的信号回波是需要进行滤波处理[41