无人机载曲面阵列雷达动目标多维度特征检测方法

To alleviate the performance of ground moving target detecting degradation in heterogeneous surrounding with airborne antenna arrays, the curved-surface antenna array should be adopted. Firstly, the signal model, such as scene echoes, interference and moving targets, will be established by taking into account the property of airborne polarization conformal antenna arrays. The degree of freedom of adaptive procession will be enlarged with optimizing the sensor position. Furthermore, the distribution property of scene echoes in space-time-polarization domain will be analyzing and the real array manifold can be achieved when gain error depended on the direction-of-arrival and position error induced by conformal surface deformation is calibrated. Finally, for the purpose of extending the application environment, a new multi-dimensional moving target detection methodology will be proposed by colligated position, velocity, shape, material and so on.

本项目针对无人机载阵列雷达在复杂地理环境中探测地面慢速运动目标面临受限空间下可用自由度不足的难题，探索利用与载机共形的曲面阵列来提升监视效能的方法。在建立任意形态阵列的波-场模型基础上，通过优化曲面布阵方式来实现有效处理自由度的最大扩展；研究雷达数据的空-时-极化三维空间耦合特性，提出挠性曲面阵列流形高精度估计方法，包括估计具有方位-极化依赖的各阵元增益和具有时变特性的表面气动形变量；研究地面慢速运动目标多维度/多特征增强检测方法，包括空间、速度信息的定量提取与目标类别、形态等属性的定性分析与综合应用，拓宽运动平台阵列探测地面活动目标的适用环境。形成一套高效的无人机载曲面阵列雷达自适应处理方法，为提升运动平台阵列在可装配空间受限下的对地监视能力打下理论基础。

本项目针对无人机载阵列雷达在复杂地理环境中探测地面慢速运动目标面临受限空间下可用自由度不足的难题，探索利用与载机共形的曲面阵列来提升监视效能的方法，重点研究了无人机载曲面侧视阵列雷达地面活动目标多维度特征检测的理论和方法，突破曲面阵列建模与最优布阵设计、挠性形变下的曲面阵列高精度系统误差估计与补偿、样本缺失下的复杂地理杂波抑制、地面慢速动目标多维度/多特征增强检测及高容差/高精度多维参数估计等关键技术，形成一套高效的无人机载曲面阵列雷达自适应处理方法，为提升运动平台阵列在可装配空间受限下的对地监视能力提供理论和技术支撑。取得的主要研究成果包括：. （1）基于曲面结构，建立任意形态阵列的波-场模型，通过优化曲面布阵方式来实现有效处理自由度的最大扩展，获得有限装配空间下的最优检测性能；. （2）明确了无人机载曲面阵列在实际工作环境中的误差源及其对杂波抑制和动目标检测性能的影响，实现了基于信号处理的曲面阵列雷达系统误差估计与补偿；. （3）针对无人机载曲面阵列运动平台雷达对地探测时，杂波分布非均匀、和待检测单元杂波分布一致的有效训练样本缺乏等问题，提出了复杂地理环境地形起伏影响消除技术、非均匀场景杂波样本挑选技术，以及杂波协方差矩阵重构技术，建立了一套复杂地理杂波抑制工程化实现方案；. （4）探索综合利用地面活动目标像素相关性、空域干涉相位特性、目标极化散射特性、目标阴影等多种特征的一体化增强检测技术，有效改善低SNR目标检测性能；. （5）自主开发研制了曲面阵列样机系统，包含发射/接收阵列、信号采集系统和仿真集成研发平台等模块，可完成信号特性分析、系统误差估计与补偿技术性能验证、空域/极化域抗干扰和杂波抑制技术性能验证等多种任务。. 本项目的研究成果可推广应用到机载/舰载/星载多通道雷达动目标检测领域，可显著提升复杂地理环境中地面慢速运动目标探测能力。