查看原文
其他

【最新成果】基于块正交匹配追踪预处理的米波MIMO雷达测高方法研究

蒋文 雷达学报 2022-07-02
点击蓝色“雷达学报”关注
现代战争中隐身飞机、导弹和舰艇等目标的出现给雷达造成很大的威胁,因此雷达反隐身技术已成为现代雷达的主要任务之一。米波雷达产生共振效应,致使目标后向散射RCS大大增加;吸波材料隐身技术针对米波段雷达可行性也不大。因此,利用米波雷达来对抗隐身目标具有很大优势,目前世界主要军事大国都在大力发展米波雷达。如在第10届珠海航展中展出的中国自行研制的JY-XX和 YLC-XX两型机动米波三坐标雷达,图1所示。要更好的发挥米波雷达的作用,就必须克服其固有缺点,如其波束较宽,测向精度低,方位角的测量尚且可用较多方法来提高精度的测量,但是测量目标的低仰角区域时,波束打地、地面反射强、目标的多径现象严重,导致米波雷达测量仰角的精度较低,无法满足制导的精度要求。MIMO雷达在相同孔径条件下,利用正交发射波束,能够在接收端虚拟出更窄的接收波束,是一种潜在的解决方法。其中,受到直达波和反射波导向矢量相互渗透的影响,导致诸多经典超分辨算法无法应用,如MUSIC、ESPRIT。利用导向矩阵的超分辨算法如广义MUSIC和最大似然算法则不受影响,是行之有效的解决方法,但涉及到非线性全局搜索,计算量在工程上无法接受。

图1 机动式米波三坐标雷达

针对该问题,空军工程大学郑桂妹副教授等联合雷达预警学院和某部队利用块正交匹配追踪(BOMP)进行预处理的方法,能够较大程度的降低其计算量,为最大似然和广义MUSIC在米波MIMO雷达测高的工程实现提供支撑。
该工作已在《雷达学报》网络优先出版“基于块正交匹配追踪预处理的米波多输入多输出雷达测高方法研究”(郑桂妹,宋玉伟,胡国平,李槟槟,张栋)。

图2 米波MIMO雷达低仰角测高镜面反射模型示意图

该文首先建立米波MIMO雷达的测高模型,如图2所示。接着对MIMO阵列接收数据稀疏化处理,将其变形至适合于BOMP算法的信号模型,然后利用粗栅格搜索得到角度粗估计。以此为初始值中心,取MIMO雷达波束宽度作为搜索范围。此方法既能保证最大似然和广义MUSIC高精度估计的优点,同时能大大降低其计算量。图3给出BOMP粗栅格搜索的恢复情况。图4给出本文预处理后的最大似然空间谱,可看出搜索“波门”能够成功的罩住目标。图5给出了预处理和非预处理的计算量对比图,可看出本文方法能够有效降低计算量,阵元数越多,其优势越明显。

图3 基于BOMP稀疏恢复的支撑位置估计结果

图4 10次独立实验的基于BOMP预处理后最大似然的搜索范围结果

图5 预处理和非预处理算法运算时间比较结果


了解详细内容请点击下面阅读原文

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存