頻率分集陣列雷達信號處理技術

許京偉

西安電子科技大學教授、博士生導師，國家 級青年人才。主要研究方向為頻率分集陣列雷達、機/ 星/ 彈載雷達信號處理、同時多功能/ 多任務融合、雜波和幹擾抑制等。獲陜西省傑出青年科學基金項目、“香江學 者計劃”等人才項目支持，獲高等學校科學研究優 秀成果獎自然科學獎一等獎、陜西省科學技術獎自然科學獎一等獎。主持多項國家 級重點項目，在IEEE Trans 系列期刊發表論文50 余篇。博士論文入選中國電子學會優 秀博士學位論文。

廖桂生

西安電子科技大學教授、博士生導師，國家 級人才，教育 部長江學 者特聘教授。長期從事雷達空時自適應處理、陣列信號處理等理論與應用研究。曾任西安電子科技大學電子工程學院院長和杭州研究院院長。主持國家自然科學基金創新研究群體項目等國家 級重點項目20 余項，發表論文300 余篇，獲得專利授權數十項。

張玉洪

西安電子科技大學教授、博士生導師。主要研究方向為雷達系統技術和信號處理。曾任西安電子科技大學雷達信號處理全 國重點實驗室副主任，獲省部級科技進步獎一等獎，享受國務院政府特殊津貼。1994—2015 年，在美國錫拉丘茲大學和空軍研究實驗室等多家科研機構工作。2015 年起擔任西安電子科技大學特聘教授。

第 1章　緒論　1

1.1　FDA研究背景及發展過程　1

1.1.1　研究背景　1

1.1.2　發展過程　2

1.2　基本概念　4

1.2.1　波束掃描方式　4

1.2.2　FDA基本概念　6

1.3　FDA實驗系統的研究現狀　10

1.3.1　美國空軍研究實驗室的FDA實驗系統　10

1.3.2　英國倫敦大學學院的FDA實驗系統　13

1.3.3　土耳其中東科技大學的FDA實驗系統　13

1.3.4　挪威國防研究機構的FDA-MIMO實驗系統　14

1.3.5　電子科技大學的FDA實驗系統　15

1.3.6　西安電子科技大學的FDA實驗系統　16

1.4　FDA技術研究現狀　17

1.4.1　FDA波束形成技術　17

1.4.2　FDA參數估計方法　19

1.4.3　FDA抗幹擾技術　20

1.4.4　FDA雜波抑制技術　21

1.4.5　FDA雷達成像技術　22

1.4.6　相幹FDA處理技術　23

1.5　FDA雷達技術展望　24

1.5.1　雷達電子幹擾抑制　24

1.5.2　雷達雜波抑制　25

1.5.3　參差重頻脈組數縮減技術　25

1.5.4　雷達多功能融合方法　25

參考文獻　26

第 2章　FDA基本概念　32

2.1　引言　32

2.2　相控陣信號模型　32

2.2.1　一般性陣列信號模型　32

2.2.2　ULA信號模型　34

2.3　FDA雷達信號模型　35

2.3.1　相幹FDA雷達信號模型　35

2.3.2　FDA-MIMO雷達信號模型　38

2.4　FDA發射方向圖　41

2.4.1　性質分析　41

2.4.2　仿真分析　42

2.5　FDA收發聯合方向圖　48

2.5.1　發射與接收非互易性原理　48

2.5.2　發射-接收二維聯合波束　49

2.5.3　空間覆蓋能力　51

2.6　本章小結　53

參考文獻　53

第3章　相幹FDA雷達角度依賴匹配接收技術　56

3.1　引言　56

3.2　相幹FDA雷達信號建模分析　57

3.3　相幹FDA雷達信號處理　60

3.4　距離-角度分辨率性能　62

3.5　發射方向圖空域覆蓋性　65

3.5.1　頻率步進量與空間覆蓋範圍調整　65

3.5.2　子陣相幹FDA雷達　66

3.6　同時多波束信號處理　68

3.7　仿真分析　68

3.7.1　MTI結果分析　69

3.7.2　分辨率性能分析　71

3.7.3　發射方向圖覆蓋性能分析　72

3.7.4　同時多波束目標檢測性能分析　75

3.8　本章小結　77

參考文獻　77

第4章　FDA-MIMO雷達基本理論與目標參數估計　79

4.1　引言　79

4.2　FDA-MIMO雷達信號模型　80

4.2.1　信號模型分析　80

4.2.2　距離模糊問題　83

4.2.3　信號發射-接收二維功率譜特征　83

4.3　距離依賴性補償技術　84

4.3.1　距離依賴性補償方法　84

4.3.2　距離量化問題的影響　87

4.3.3　距離模糊信號分辨能力　87

4.4　距離-角度參數聯合估計與性能分析　89

4.4.1　距離-角度參數聯合估計方法　89

4.4.2　超分辨譜估計　92

4.4.3　參數估計性能分析　93

4.4.4　距離-角度參數聯合估計仿真分析　95

4.5　本章小結　99

參考文獻　100

第5章　FDA機載雷達距離模糊雜波抑制技術　102

5.1　引言　102

5.2　機載雷達雜波抑制概述　103

5.2.1　機載雷達陣列構型與雜波功率譜特性　103

5.2.2　距離模糊問題分析　106

5.3　一維線性FDA機載雷達信號模型　107

5.3.1　信號模型　107

5.3.2　距離模糊雜波空時分布　110

5.4　一維線性FDA機載雷達距離模糊雜波抑制技術　112

5.4.1　距離模糊雜波抑制技術　112

5.4.2　不同構型下的雜波功率譜　116

5.4.3　性能分析　117

5.5　俯仰維FDA機載雷達信號模型　118

5.5.1　俯仰維FDA平面天線的收發等效形式　118

5.5.2　信號模型及特性分析　119

5.5.3　與平面相控陣雷達回波信號的對比分析　121

5.6　俯仰維FDA機載雷達距離模糊雜波抑制技術　124

5.6.1　距離模糊數分析與參數設計　124

5.6.2　距離模糊雜波分離與抑制技術　127

5.6.3　俯仰維預處理濾波器設計　132

5.6.4　性能分析　136

5.7　本章小結　137

參考文獻　137

第6章　FDA-MIMO雷達空時距三維處理技術　139

6.1　引言　139

6.2　FDA-MIMO雷達信號建模分析　139

6.2.1　FDA-MIMO雷達發射與接收　139

6.2.2　FDA-MIMO雷達信號處理及特性分析　142

6.3　空時距三維處理技術及性能分析　146

6.3.1　空時距三維處理技術　146

6.3.2　降維處理器設計技術　148

6.3.3　雜波抑制性能分析　149

6.4　非正側視陣雜波功率譜特性　151

6.5　FDA-MIMO雷達雜波秩分析　152

6.5.1　雜波秩估計基本方法　152

6.5.2　陣列構型與雜波秩估計　157

6.6　本章小結　161

參考文獻　162

第7章　FDA-MIMO雷達抗主瓣轉發欺騙幹擾技術　163

7.1　引言　163

7.2　FDA-MIMO雷達信號模型及幹擾特性　164

7.2.1　構建信號模型　164

7.2.2　幹擾特性分析　166

7.3　FDA-MIMO雷達抗幹擾原理　169

7.3.1　抗主瓣轉發欺騙幹擾基本原理　169

7.3.2　抗幹擾約束條件　172

7.3.3　抗幹擾約束條件分析　173

7.4　FDA-MIMO雷達抗幹擾方法　174

7.4.1　傳統自適應波束形成方法　174

7.4.2　訓練樣本挑選自適應波束形成方法　177

7.5　本章小結　181

參考文獻　181

中國電子學會簡介　182