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雷达作为敌我双方的电子眼,在现代战争中显得尤为重要。低截获概率Low Probability of Interception,简称LPI)雷达是雷达技术发展的一个非常重要的研究方向,相比较传统的雷达接收机,LPI雷达能够更为有效地实现目标的检测、识别、定位、搜索及跟踪。而作为LPI雷达发展的关键技术之一就是LPI雷达非平稳信号的处理,即如何在有效地保持“寂静”的同时,能在极低信噪比条件下检测到目标信号并进行参数估计,这在电子信息战当中具有重要()意义。如果一个信号不是广义平稳信号,且某阶统计量随时间改变的信号则()作非平稳信号或时变信号,最常见的非平稳信号是自相关函数或功率谱密度随时间变化的信号。本文在国家航天支撑基金项目(2002-HT-5HJD)和航天技术创新基金项目的资助下,对LPI雷达中常用的非平稳信号--线性调频信号()inear frequency-modulated signal,简称LFM)的检测与参数估计方法进行了()的研究。主要包括如下几个方面:
(1)对LPI雷达技术原理以及发展做了详细的概述,并对LPI雷达技术的现状及主要技术途径进行了总结。
(2)介绍了分数阶Fourier变换在LPI雷达信号检测与参数估计中的应用,并得到基于分数阶Fourier变换的分数阶频率域相差法,详细论述了其原理,利用发射信号与回波信号在分数阶频率域中的特性,得到了时延与多谱勒频移的参数估计。
(3)常用的双线性时-频分布性质主要由其核函数来确定的,基于此,提出了双向高斯核函数,并得到一种新的时频分布,通过调节时延及频移控制参数,该分布可提高时频分辨率,为了验证其性能,对LFM非平稳信号进行了瞬时频率的估计。
(4)线性时频分布与双线性时频分布常作为信号处理的工具,但两种分布各有千秋,在不同的场合均有其优点和弱点。本文利用Hadamard乘积原理,提出了线性一非线性混合法,该方法充分利用了两者的优点,在检测多分量信号时,能够避免交叉项的干扰,同时提高信号的分辨率。
(5)在时域相关时延估计与分数阶频率域估计的基础上,提出了混合相关检测与参数估计法,给出LFM信号联合检测与参数估计的数学模型,理论分析及仿真结果均表明该方法的有效性和实用性。
(6)提出了两种新的变换:高斯短时分数阶Fourier变换与高斯短时分数阶Fourier积分变换,并用此两种变换对LFM信号进行了检测与参数估计。结果表明该方法能够极大地提高输出信噪比,通过峰值搜索,目标信号可以被检测到,同时获得参数估计。这两种变换能够避免交叉项的干扰影响。其最优旋转角可以选择性地匹配相应的LPI信号,而其它信号被看作干扰信号进行了抑制。
最后,对全文进行了总结,并指出了LPI雷达技术中有待进一步研究或有待解决的问题。