基于北斗导航卫星的前向散射波飞行器探测方法研究

• 作 者: 祝兴晟
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 双基地雷达 前向散射 北斗导航卫星 机器学习

现代战争已经从以前的兵戎相见向着高科技含量方向发展。高科技战争中,雷达扮演越来越重要的角色。现在常用的雷达大部分是有源单基地雷达,有源雷达发射信号功率大,容易被敌方发现,单基地雷达对隐形飞行器探测能力有限,这些使其在雷达应用遇到了不小的挑战。为了提高雷达对目标的探测准确性和自身安全的考虑,研究雷达接收机为无源的双基地雷达具有重要意义。本文研究基于北斗导航卫星的前向散射波飞行器探测方法研究,以北斗导航卫星信号为雷达发射机信号源,实现雷达接收机和雷达发射机收发分离的天地双基栅栏雷达系统。人们对使用人造卫星作为辐射源的应用只是有少量以GPS卫星信号作为辐射源的报道。从实验中可以看到以人造卫星为辐射源的双基雷达的诸多优点,架设位置灵活,有效探测范围大,生存能力强,目标侧视轮廓可信度高等优点。本文在基于北斗导航卫星前向散射波隐形飞行器探测方法研究中主要研究了三个内容,分别是传统双基地雷达系统,基于卫星辐射源的天地双基雷达系统和基于机器学习的飞行器目标识别与分类。本文首先介绍了课题的研究背景和意义,国内外研究现状等背景信息。然后介绍了传统双基地雷达的工作原理,目标全息信号的形式以及推导化简得出改进的全息信号的形式,目标多普勒频率像和目标侧影轮廓的关系,改进全息信号和目标侧影像中相位和高度差的对应关系从而实现当目标飞行器穿越双基地雷达基线时,雷达对目标的检测,识别与跟踪。对传统双基地雷达系统仿真实验和性能分析。接着,本文研究了北斗导航卫星信号作为雷达外辐射源的性能分析,对全球四大卫星导航系统的广播信号作为双基地雷达辐射源的优势进行对比,并建立北斗导航卫星出站信号模型以及北斗信号模糊函数分析。之后,本文建立基于北斗导航卫星辐射源的双基雷达系统方案并对其进行仿真实现和性能分析,观测目标飞行器飞越雷达基线时前向散射信号的变化情况。最后,本文对观测到的目标飞行器的全息信号要素进行特征提取和特征分类,使用稀疏自动编码器和卷积神经网络两种方法对目标飞行器进行分类并对两种方法进行比较提高分类准确率。