新一代天波超视距雷达自适应波束形成与测高方法研究

天波超视距雷达利用电离层对电磁信号的折射弯曲，自上而下观测目标，不存在视距盲区，覆盖范围广阔，在国家安全、海洋遥测和海空交通管制等重要军事经济领域有着广泛的应用，受到世界各主要国家的高度关注。然而传统天波超视距雷达受电离层状态和各种干扰等外部因素制约，目标分辨力与参数测量精度不高，限制了其作用的进一步发挥。为了克服这些不足，本项目瞄准以二维发射接收阵列为主要特点的新一代天波超视距雷达，结合多输入多输出（MIMO）体制，围绕信号波形与二维阵列结构设计关键问题展开分析，并对相应自适应波束形成技术与目标高度测量方法进行创新性研究，以减轻天波超视距雷达对外部环境的依赖，缩小系统测量误差，并提供更为全面的目标特性参数测量结果。预期研究成果有助于实现对弹道导弹、航母、隐身飞机等重要战略目标的观测。对天波超视距雷达的发展具有重要的理论价值，对我国完备战略预警体系的构建具有重大的推动作用。

传统天波超视距雷达受电离层状态和多种干扰等外部因素制约，限制了其作用的进一步发挥。为了克服这些不足，本项目瞄准以二维发射接收阵列为主要特点的新一代天波超视距雷达，结合多输入多输出（MIMO）体制，围绕信号波形与二维阵列结构设计关键问题展开分析，并对相应自适应波束形成技术与目标高度测量方法进行创新性研究。取得如下研究成果：（1）考察了多种稀疏二维阵列结构的方向图，归纳梳理了稀疏二维阵列结构设计思路；（2）提出了一种慢时间随机相位编码（STRPC）波形和相应的波形分离方案，缓解了典型MIMO-OTHR波形多普勒模糊严重的难题；（3）设计了一种降维分时波束空间MIMO-OTHR方案，解决了MIMO技术带来的驻留能量过大问题，并利用该方案进行信道选择，有效抑制了扩展多普勒杂波（SDC），从而改善电离层多模传播对天波超视距雷达舰船目标检测的影响；（4）针对基于单次驻留的匹配域测高问题，提出了一种改进的基于变步长搜索的最大似然参数估计方法和一种频域超分辨微多径测高方法，并针对多次驻留时间段内目标机动可能性大大增加的实际情况，提出了一种机动目标加速度与高度同时估计方法。推进了新一代天波超视距雷达自适应波束形成与测高方法的应用基础理论研究进程。