【摘 要】
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反舰导弹作为攻击海上舰船的先进制导武器,具有射程远、威力大、命中率高的特点,在远程精确打击、智能化探测、目标跟踪等方面发挥了重要作用。弹载雷达在海面检测跟踪目标时,海杂波的存在会严重限制雷达检测目标的能力,为了提高反舰导弹应对复杂海情时的检测识别能力,对海杂波的建模与特性分析因此成为了主要的研究热点。同时,在近程阶段,舰船等大型目标在高分辨下可看作是扩展目标,随着弹目距离越来越近,由角闪烁引起的测
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反舰导弹作为攻击海上舰船的先进制导武器,具有射程远、威力大、命中率高的特点,在远程精确打击、智能化探测、目标跟踪等方面发挥了重要作用。弹载雷达在海面检测跟踪目标时,海杂波的存在会严重限制雷达检测目标的能力,为了提高反舰导弹应对复杂海情时的检测识别能力,对海杂波的建模与特性分析因此成为了主要的研究热点。同时,在近程阶段,舰船等大型目标在高分辨下可看作是扩展目标,随着弹目距离越来越近,由角闪烁引起的测角误差随之增大,严重影响了反舰制导精度。因此研究抑制角闪烁问题,提高雷达测角精度,对提升精确制导精度有着重要意义。本文以反舰导弹对海面大型舰船目标的检测跟踪为应用背景,开展反舰主动雷达寻的制导技术的信号处理研究。对弹载雷达海面探测所面临的海杂波进行了建模与特性分析;对近程跟踪阶段所面临的角闪烁抑制方法进行了研究,分析了基于距离-多普勒像的单脉冲测角方法;针对高海情下角闪烁随舰船目标三维转动影响而加剧的问题,提出基于重排时频像的测角方法,在提高信杂比的同时,减小了测角误差,对角闪烁有显著抑制效果;然后基于嵌入式GPU对单脉冲跟踪算法进行了实现。具体内容如下:首先,对动态海面回波进行了建模与特性分析。利用海谱模型生成物理海表面,将海表面划分为面元并基于基尔霍夫法和微扰法的双尺度模型计算每个面元的后向散射系数,生成海杂波回波。对不同参数及不同海况下的海杂波进行了幅度分布特性与功率谱特性分析,利用IPIX实测数据验证了仿真数据的正确性,为接下来进行复杂海面背景的单脉冲测角方法作了铺垫。其次,研究了近程对海探测所面临的角闪烁问题,分析了基于距离-多普勒像的单脉冲测角方法。建立了舰船目标模型并介绍了距离-多普勒原理、运动补偿方法、两级恒虚警检测方法以及测角原理,通过仿真实验得出,该方法可有效抑制平稳海情下运动目标的角闪烁问题。针对高海情下目标非平稳状态使得角闪烁加剧问题,提出基于重排时频像的测角方法,研究了不同联合时频方法的优缺点,给出重排方法流程,通过仿真实验说明利用该方法进行瞬时成像测角,可有效减小测角误差。最后,基于嵌入式GPU进行了单脉冲跟踪算法实现。介绍了基于NVIDIA的Jetson TX2芯片内部架构,简述了基于CUDA的嵌入式编程模型及线性层次结构,分析了算法并行实现方法并给出具体的性能分析,满足了算法实现的准确性和实时性。
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