相控阵机载雷达局域杂波自由度理论研究

机载雷达工作时将面临强地(海)杂波的影响，目标探测能力严重下降。空时自适应处理(STAP)是实现机载雷达杂波有效抑制的关键技术，但STAP技术要实现准最优处理，必须满足系统自由度大于杂波自由度的条件。本项目以共形阵和双基地机载STAP雷达为背景，建立局域杂波自由度(LDOF)理论并应用该理论设计STAP新算法。具体内容包括：(1)对于规则天线阵列情况，通过矩阵特征分析和数论中的相关技巧等推导局域杂波自由度的精确公式；(2)对于任意天线阵列情况，通过带限随机过程的特征函数表示理论等推导局域杂波自由度的近似公式；(3)通过分析杂波在各处理域上的信号表现以及各处理域上局域自由度之间的关系，研究探索局域杂波自由度的统一描述理论；(4)以局域杂波自由度理论为指导，研究STAP新算法抑制由共形阵或双基地雷达配置引起的非均匀杂波。本项目的研究成果将为机载雷达杂波抑制信号处理方法的设计等提供理论基础。

机载雷达俯视地面工作时接收到的强地(海)杂波会严重影响其动目标探测能力。针对该问题，本项目主要开展两个方面的研究工作：一是针对各种规则和非规则天线阵列，推导机载雷达的局域杂波自由度公式，研究探索局域杂波自由度的统一描述理论；二是设计先进的空时自适应信号处理算法抑制由共形阵或双基地雷达配置等引起的非均匀杂波。此外，在项目的实际执行过程中，我们根据应用数学和信号处理等领域相关理论的最新发展情况，在本项目的支持下还开展了压缩感知与机载雷达空时自适应处理的结合研究。. 主要研究成果有：从理论上推导出了理想线阵、均匀子阵、任意线阵、任意发射波形MIMO阵列等配置下的局域杂波自由度公式，并讨论了实际工程应用中各种非理想因素对局域杂波自由度公式的影响，初步探索了局域杂波自由度的统一描述；对共形阵和双基地STAP雷达杂波进行了仿真和特性分析，提出了基于AR模型参数估计的共形阵非均匀杂波抑制算法，利用角度多普勒弯曲实现三维共形阵非均匀杂波配准的方法，基于最小二乘估计共形阵杂波协方差矩阵的方法，以及基于最大似然估计的双基地距离模糊杂波抑制算法等；针对压缩感知可重构条件的理论研究，证明了一个关于lp(0<p≤1)和l2范数的重要不等式，利用此不等式大幅度提升lp(0<p≤1)优化问题的RIC上界研究，将δ2k形式的RIC上界提升到0.5，并首次给出δk形式的RIC上界；针对基于压缩感知的阵列DOA估计研究，证明了等正弦空间网格划分是最优的角度划分方式，提出了一种基于块稀疏性的宽带辐射源DOA估计方法等。. 在本项目的资助下，共发表期刊学术论文23篇，国际学术会议论文6篇，发表论文中SCI检索5篇，EI检索12篇。项目组成员多次参加国际学术会议做口头报告，并与国内相关高校和研究所保持经常性的学术交流。项目研究取得了丰富的研究成果，达到了预期的目标。