认知雷达扩展目标探测波形设计与仿真

摘要

随着现代军事技术的迅猛发展，现代战争对雷达的要求也越来越高。它要求雷达探测距离更远、跟踪精度更高、目标识别更准、抗干扰能力更强、反应更加敏捷。与此同时，雷达的抗截获、抗干扰以及反隐身能力也面临着越来越严峻的挑战，因此，对雷达工作模式多样化、任务多元化和处理多目标的能力提出了更高要求。以上这些都促使新体制雷达---认知雷达的诞生，认知雷达能够根据接收机所反馈的信息和先验知识，自适应地调整发射波形的智能化雷达，受到许多学者的广泛研究。
　　本文以扩展目标探测为研究对象，研究能够提高认知雷达探测性能的时域发射波形。为了使波形能够适用于实际雷达系统和工作场景，充分发挥认知雷达智能发射机的功率，在波形设计过程中也要考虑时宽、带宽以及恒幅约束等因素。首先，介绍了认知雷达基本结构，在此基础上研究了点目标和扩展目标的回波数学模型、波形设计优化方法和目标探测与发射波形之间的关系;其次，研究了模糊函数、信噪比准则和信息论在雷达波形设计中的应用;最后，将信噪比准则应用于认知雷达发射波形优化设计，解决认知雷达在杂波环境下探测扩展目标时，回波信号的信号杂波噪声比(SCNR)较低的问题;通过建立扩展目标探测模型，得到认知雷达回波信号杂波噪声比(SCNR)与发射信号能量谱(ESD)之间的关系;根据信噪比准则推导出发射信号ESD的全局最优解;为了得到有实际意义的时域信号，采用相位调制的方式，结合最小均方误差和迭代算法将最优ESD合成满足雷达发射要求的恒幅时域信号。仿真实验中，该方法所得时域合成信号幅度为1，在匹配滤波器输出端的SCNR为19.133dB，仅小于理想值0.005dB。结果表明，所得到的时域波形不仅能够满足恒幅要求，而且能使接收机输出端的SCNR接近理想值，提高了扩展目标探测性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容及章节安排

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 章节安排

第二章 认知雷达扩展目标探测概述

2．1 认知雷达基本结构

2．2 目标模型

2．2．1 ‘‘点目标”回波的数学模型

2．2．2 “扩展目标”回波的数学模型

2．3 波形优化设计

2．4 目标检测与发射波形的关系

2．5 本章小结

第三章 波形优化设计方法

3．1 基于模糊函数的波形设计方法

3．1．1 模糊函数定义

3．1．2 模糊函数用于波形设计的方法

3．1．3 逗留相位原理对相位近似求解

3．2 基于最大信噪比的波形设计方法

3．2．1 点目标模型下发射波形与输出信噪比之间的关系

3．2．2 扩展目标模型下发射波形与输出信噪比之间的关系

3．3 基于信息论的波形设计方法

3．3．1 信息论基本知识

3．3．2 平均互信息在雷达中的应用

3．3．3 噪声环境下平均互信息与发射波形之间的关系

3．4 本章小结

第四章 扩展目标探测波形设计与仿真

1 认知雷达扩展目标探测模型

2 时域波形设计方法

2．1 SCNR准则下的最优发射信号ESD

2．2 时域波形合成

3 仿真分析

4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文