多径条件下陆地反射特性反演与米波测高技术研究

米波雷达具有天然的反隐身优势，但也具有角分辨率低、测角精度差的缺点，尤其当目标仰角较低时，多径传播强烈地影响着雷达的测高能力，测高性能由雷达与环境共同决定，米波雷达低角测高是国际雷达界公认的技术难题。本项目将采取理论联系实际的研究方法，首先根据雷达－目标几何关系建立多径条件下极化阵列接收信号模型；然后，在高度已知的条件下开发复反射系数估计算法，通过塔台信标实验反演得到水平和垂直极化条件下地面复反射系数与擦地角的函数关系；最后，利用地面反射特性规律，开发多径条件下基于极化阵列的目标高度估计算法，录取外场民航观测实验数据，分析米波测高算法的性能。本项目的创新之处在于：利用塔台实验反演并利用地面反射特性规律，减少估计问题中未知参数的数目，进而提高雷达测高精度。该技术一旦获得突破，可以大大改善米波雷达对低空突防目标和隐身目标的测量性能，提高我国的国土防空能力。

米波雷达具有天然的反隐身优势，但也具有角分辨率低、角精度差的缺点，尤其当目标仰角较低时，多径传播强烈地影响着雷达的测高能力，测高性能由雷达与环境共同决定，米波雷达低角测高是国际雷达界公认的技术难题。. 首先研究了米波陆地多径反射机理，根据雷达与目标几何关系建立了多径条件下阵列接收信号模型，提出了复反射系数与目标高度联合估计算法，通过实测数据分析发现了复反射系数与目标高度存在“耦合”现象，复反射系数相位与目标高度近似呈线性关系；在高度已知的条件下开发复反射系数估计算法，通过塔台信标实验反演得到地面复反射系数与擦地角的函数关系，研究提供了一条基于阵列天线测量地/海面复反射系数的方法；利用地面反射特性规律，减少了阵列模型中未知数个数，开发基于精确多径阵列模型的目标高度估计算法，消除了复反射系数对测高的影响，该方法测角精度达到波束宽度的1/50。从降低信号处理维度出发，提出了子阵级和波束域测高方法，子阵级法通过均匀子阵划分形成三个平行波束，波束域法通过FFT形成三个正交波束，将处理维数从N降为3，两个方法均不依赖于未知的复反射系数，测角精度分别达到波束宽度的1/84和1/35，测量精度满足米波三坐标指标要求，估计出目标仰角后还可以估计出目标的复反射系数。针对极化敏感阵列在多径条件下的应用，研究了极化平滑去相干的方法，得出了去相干效果与目标仰角以及回波极化状态的关系，通过极化平滑消除了信源间的相干性，进而改善了低角测高的精度。. 以上项目成果为改善米波雷达对低空突防目标和隐身目标的测量性能提供技术支撑，为新一代米波三坐标雷达研制奠定理论基础。.