对空时二维处理的干扰技术研究

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空时自适应处理(Space-time Adaptive Processing,STAP)技术是新一代机载预警雷达和机载下视雷达进行杂波抑制和目标检测的一项关键技术,通过与相控阵体制相结合,具有优越的杂波抑制性能和抗干扰能力,在电子战环境中会对我方重要军事目标构成严重威胁。因此,积极研究出针对STAP技术的有效干扰方法,对雷达对抗方具有重要的军事意义。本文从STAP技术的基本原理出发,针对该技术的薄弱点和局限性,分别研究了对STAP的多普勒维的干扰方法、对STAP的多普勒-方位二维的干扰方法。本文的研究工作主要包括以下三个部分:首先,研究了STAP技术的基本原理。从处于正侧视工作状态的机载雷达的实际工作环境出发,本文分别建立了机载雷达的阵列天线模型和目标、噪声、杂波、干扰的回波信号模型,介绍了STAP处理器进行回波信号处理的数据模型,通过杂波功率谱和杂波特征谱简要分析了机载雷达杂波的空时特性,并介绍了最优STAP处理器的模型结构和SMI算法的基本原理。这些空时自适应处理的基本理论为STAP干扰技术的研究提供了理论基础。然后,研究了对STAP的多普勒维的干扰方法。经过对传统单一的干扰样式进行改进后,本文提出了三种新型复合干扰方法,包括:基于周期方波卷积的移频干扰、基于延时叠加的分段步进移频干扰和基于噪声卷积的间歇采样循环转发干扰。对于上述三种干扰方法,本文分别建立了干扰信号模型,并进行了仿真实验分析。仿真结果表明:相较于传统的干扰方式,本文所提的三种新型复合干扰方法都可以产生数量更多,且幅度分布更随机的假目标群,这些假目标群的引入能够显著提高对STAP多普勒维的干扰效果,从而导致STAP处理器对目标的检测性能严重下降。最后,研究了对STAP的多普勒-方位二维的干扰方法,包括:多方位密集干扰和基于角反射器的空时联合域干扰。其中,多方位密集干扰方法通过使用多部噪声压制干扰机对搭载STAP系统的雷达进行主瓣干扰,可以消耗STAP处理器大量的系统自由度,导致预留给目标检测所用的系统自由度明显不足,进而影响STAP处理器的目标检测性能。而基于角反射器的空时联合域干扰方法根据角反射器反射的干扰信号可以与目标回波信号构成角度欺骗这一干扰机理,通过在地面布置若干个与真实目标具有不同方位信息与多普勒信息的角反射器,即可在空时二维功率谱中产生虚假的空时二维信息,对STAP处理器形成欺骗干扰效果。在角反射器无源干扰的基础上,本文提出了有源-无源协同干扰方法,通过在目标、角反射器所在方位处增加有源干扰,还可以在相应方位的多普勒维形成遮蔽干扰效果。对于上述的干扰方法,本文分别分析了相应的干扰产生原理,并通过仿真实验验证了理论分析的正确性和干扰方法的有效性。
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