【海雜波環(huán)境下低慢小目標(biāo)檢測(cè)難點(diǎn)及雷達(dá)的裝備管理5700字（論文）】

海雜波環(huán)境下低慢小目標(biāo)檢測(cè)難點(diǎn)及雷達(dá)的裝備管理目錄TOC\o"1-2"\h\u16719關(guān)鍵詞：低慢小目標(biāo)；預(yù)警雷達(dá)；目標(biāo)檢測(cè) 1156981引言 1253162海雜波環(huán)境下的雷達(dá)工作場(chǎng)景 2208153海雜波環(huán)境下低慢小目標(biāo)檢測(cè)難點(diǎn)分析 294334572J雷達(dá)在海雜波環(huán)境下對(duì)低慢小目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)技術(shù)分析 3228574.1強(qiáng)雜波抑制技術(shù) 3195894.2精細(xì)化信號(hào)處理技術(shù) 6102664.3多頻檢測(cè)技術(shù) 71745572J雷達(dá)在海雜波環(huán)境下的裝備管理要點(diǎn) 7213485.1針對(duì)客觀因素的管理要點(diǎn) 7109095.2針對(duì)人為因素的管理要點(diǎn) 8186406海雜波環(huán)境下低慢小目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 832827結(jié)語(yǔ) 91645參考文獻(xiàn)： 9摘要：首先，在分析低慢小目標(biāo)特性的基礎(chǔ)上總結(jié)了低分辨預(yù)警雷達(dá)探測(cè)此類目標(biāo)的技術(shù)難點(diǎn)。然后以572J雷達(dá)為基礎(chǔ)分析了當(dāng)前在海雜波環(huán)境下對(duì)于低慢小目標(biāo)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)技術(shù)，并對(duì)各方法檢測(cè)性能進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。最后，總結(jié)提出了針對(duì)此類目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)研究發(fā)展的幾點(diǎn)思考。關(guān)鍵詞：低慢小目標(biāo)；預(yù)警雷達(dá)；目標(biāo)檢測(cè)1引言“低慢小”目標(biāo)是指具有低空、超低空飛行，飛行速度小，不容易被偵測(cè)發(fā)現(xiàn)等部分特征或全部特征的小型航空器和空飄物。主要包括輕型和超輕型飛機(jī)、輕型直升機(jī)、滑翔機(jī)、三角翼、動(dòng)力三角翼、動(dòng)力傘、滑翔傘、熱氣球、飛艇、無(wú)人機(jī)、航空模型、航天模型、空飄氣球、系留氣球等十余種。它們成本低廉、操控簡(jiǎn)單、攜行方便、容易獲取，并且升空突然性強(qiáng)、發(fā)現(xiàn)處置困難，容易被作為運(yùn)載爆炸物品、投放生化毒劑、散播傳單的工具，嚴(yán)重威脅重大活動(dòng)、重點(diǎn)區(qū)域的安全保障工作。由于常規(guī)武器裝備通常有其局限性，無(wú)法對(duì)其實(shí)施有效防御，防范處置低慢小目標(biāo)的干擾破壞，成為重大活動(dòng)安保的難題之一。因此，加強(qiáng)對(duì)低慢小目標(biāo)防御研究具有重要意義。2海雜波環(huán)境下的雷達(dá)工作場(chǎng)景雷達(dá)對(duì)海探測(cè)場(chǎng)景下開展研究工作，工作頻率一般為X波段。架設(shè)于陸地的探測(cè)雷達(dá)工作在掃描模式，每個(gè)方位都發(fā)射了線性調(diào)頻脈沖。由于海面上風(fēng)速、海浪及其他－－些因素的影響，目標(biāo)反射的回波淹沒在處于復(fù)雜分布的海雜波中。雷達(dá)對(duì)海探測(cè)工作場(chǎng)景如圖2.1所示。圖2.1雷達(dá)對(duì)海探測(cè)工作場(chǎng)景圖2.1的對(duì)海探測(cè)工作場(chǎng)景下，雷達(dá)進(jìn)行360度掃描，對(duì)每個(gè)方位進(jìn)行探測(cè)。雷達(dá)接收的數(shù)據(jù)包括了兩個(gè)維度，即方位維和距離維。距離維上的單個(gè)脈沖重復(fù)周期中，最大探測(cè)距離內(nèi)的所有信息被有序采樣存儲(chǔ)。在接收的回波中，目標(biāo)信息與海雜波混疊在一起。在實(shí)際海洋環(huán)境下，海雜波處于未知的復(fù)雜分布，這導(dǎo)致雷達(dá)難以感知海況，傳統(tǒng)檢測(cè)方法的統(tǒng)計(jì)模型難以與實(shí)際回波匹配；目標(biāo)容易被海雜波淹沒，能量弱小、信雜比不高。本章將依托上述場(chǎng)景，開展后續(xù)的建模及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理分析研究工作。3海雜波環(huán)境下低慢小目標(biāo)檢測(cè)難點(diǎn)分析難點(diǎn)1：雜波環(huán)境復(fù)雜，使得雜波性分析難度大。雜波中雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)問題，首先要求掌握雜波特性，包括幅度特性、譜特性、非線性特性、時(shí)間空間相關(guān)特性等。但由于受氣象、地理等諸多環(huán)境因素以及雷達(dá)平臺(tái)、波段、極化、擦地角、高度、分辨率等參數(shù)影響，使得對(duì)雜波特性研究變得極其困難。其次由于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的缺少，又為雜波中目標(biāo)探測(cè)研究帶來(lái)了不小困難。難點(diǎn)2：低信雜比回波及復(fù)雜非均勻背景致使檢測(cè)難度大。首先，由于低慢小目標(biāo)飛行高度低，目標(biāo)回波信號(hào)受到強(qiáng)地海雜波干擾、目標(biāo)信雜（噪）比（signal-toelutter/noiseratio,CR/SNR）大幅降低。其次，由于此類目標(biāo)RCS較小，致使其回波能量較低并淹沒于各種雜波、噪聲中難以檢測(cè)。如何實(shí)現(xiàn)在低信雜比的背景下進(jìn)行目標(biāo)能量累積對(duì)檢測(cè)出.低慢小目標(biāo)具有重要意義。難點(diǎn)3：目標(biāo)回波多普勒頻率低且與雜波混疊嚴(yán)重。由于低慢小目標(biāo)飛行速度低，致使其回波信.號(hào)在多普勒頻率靠近零頻并且與強(qiáng)地物固定雜波以及慢速雜波存在嚴(yán)重交疊，經(jīng)典頻域?yàn)V波手段檢測(cè)性能嚴(yán)重下降，難以完成對(duì)其有效探測(cè)。如何實(shí)現(xiàn)雜波有效抑制并檢測(cè)出慢速目標(biāo)成為對(duì)此類目.標(biāo)檢測(cè)的關(guān)鍵問題。難點(diǎn)4：檢測(cè)算法及檢測(cè)性能驗(yàn)證評(píng)估難度大。檢測(cè)性能的評(píng)估需要完備的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的工程化處理手段，而不同測(cè)試環(huán)境和不同類型的低慢小目標(biāo)對(duì)不同的雷達(dá)頻率、極化等參數(shù)的響應(yīng)均不一樣，很難做出全面的分析與驗(yàn)證；其次，公開數(shù)據(jù)較少，建實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)需要雷達(dá)、低慢小目標(biāo)、試驗(yàn).場(chǎng)地、采集設(shè)備、輔助器材等軟硬件建設(shè)，及長(zhǎng)期系統(tǒng)的觀測(cè)與積累，耗時(shí)可能數(shù)十年。4572J雷達(dá)在海雜波環(huán)境下對(duì)低慢小目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)技術(shù)分析572J雷達(dá)采用先進(jìn)的全固態(tài)、全相參、脈沖壓縮、頻率捷變的系統(tǒng)體制，采用了雙波束大垂直覆蓋空域的低副瓣天線、徑向功率合成式全固態(tài)發(fā)射機(jī)、大動(dòng)態(tài)微電子化接收機(jī)、高穩(wěn)定直接合成式捷變頻頻率源、大時(shí)寬非線性中頻數(shù)字波形產(chǎn)生及數(shù)字式頻域處理脈沖壓縮、自適應(yīng)動(dòng)目標(biāo)顯示（AMTD)、光柵顯示全自動(dòng)錄取終端和天線變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控CAN總線網(wǎng)絡(luò)等一系列先進(jìn)技術(shù)，具有優(yōu)良的反偵察、抗干擾、抗摧毀措施抗干擾性能。其在海雜波環(huán)境下對(duì)低慢小目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。4.1強(qiáng)雜波抑制技術(shù)低慢小目標(biāo)特性決定了大多數(shù)情況下目標(biāo)處.于復(fù)雜的背景中，要面臨強(qiáng)雜波干擾和地面各種運(yùn)動(dòng)干擾目標(biāo)，雷達(dá)要探測(cè)低慢小類目標(biāo)，首要問題采取技術(shù)手段抑制強(qiáng)雜波和干擾，使得埋沒在強(qiáng)雜波的微弱信號(hào)能被檢測(cè)出來(lái)。角度高分辨有利于從空間上抑制進(jìn)入雷達(dá)的雜波和干擾，但是，角度高分辨意味著窄的雷達(dá)波束，雷達(dá)波束寬度受到雷達(dá)天線孔徑的限制，因此，角度高分辨是有限的，由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度較慢，因而允許雷達(dá)有較多的時(shí)間資源可利用?？梢钥紤]采用距離和速度高分辨技術(shù)。4.1.1高分辨、低副瓣天線技術(shù)對(duì)于低、小、慢目標(biāo)的探測(cè)，宜采用窄的雷達(dá)天線波束以及具有低副瓣的雷達(dá)天線波束，可以有效地降低地物雜波的影響，一般來(lái)說(shuō)，天線俯仰波束寬度滿足低空目標(biāo)探測(cè)要求即可，方位波束寬度在綜合考慮波束駐留時(shí)間和安裝尺寸要求，盡量減小雷達(dá)方位天線波束寬度并降低天線的擦地角。雷達(dá)進(jìn)行低空搜索時(shí)，強(qiáng)雜波及干擾等極易從副瓣進(jìn)入而影響雷達(dá)工作，從而影響對(duì)低空目標(biāo)的探測(cè)。若在雷達(dá)天線設(shè)計(jì)時(shí)把打得副瓣降低，可以較好地減少得雜波的影響，提高雷達(dá)抗干擾的性能。再者，實(shí)現(xiàn)天線方位低副瓣也可以有效減少?gòu)母卑赀M(jìn)入的雜波影響。4.1.2距離高分辨技術(shù)圖4.1為地物雜波的示意圖。圖4.1雷達(dá)波束照射海面的幾何圖形從圖1可以計(jì)算出照射面積（1）則該照射面積的雷達(dá)的截面積為：（2）從式（2)可以看出，雜波面積是波束寬度與距離分辨單元的乘積，雷達(dá)波束寬度越窄，雜波面積越小，雜波強(qiáng)度越低，距離分辨單元越小，雜波面積就越小，雜波強(qiáng)度越低。因此，需要從天線波束和距離分辨單元兩個(gè)方面降低進(jìn)入接收通道的雜波信號(hào)強(qiáng)度。距離分辨，雷達(dá)可以采用高距離分辨單元以實(shí)現(xiàn)對(duì)小目標(biāo)的檢測(cè)，由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度較慢，因而允許雷達(dá)有較多的時(shí)間資源實(shí)現(xiàn)對(duì)大量距離單元目標(biāo)的檢測(cè)處理，可以考慮采用距離高分辨來(lái)抑制強(qiáng)地物雜波。雷達(dá)距離分辨單元越小，雜波強(qiáng)度越小，越容易實(shí)現(xiàn)在雜波中檢測(cè)。雷達(dá)還必須在距離上分離目標(biāo)和干擾。距離高.分辨的另一個(gè)作用是使得在－一個(gè)距離分辨單元內(nèi)的干擾目標(biāo)的數(shù)量減少；例如在目標(biāo)的下方可能是公路，有很多地面運(yùn)動(dòng)物體，分辨率高時(shí)，則目標(biāo)與地面運(yùn)動(dòng)物體重疊的可能性大為降低，可便于目標(biāo)區(qū)分。4.1.3高速度分辨技術(shù)低小慢目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很慢，與雜波中重疊在－－起，必須在強(qiáng)雜波中提取慢速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。需要在.頻率域?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)與雜波的分離。在有風(fēng)的情況下，地物雜波和海雜波都有一定的運(yùn)動(dòng)，以σ代表雜波速度分布的均方根值，表4.1給出σ的一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。表4.1雜波譜的標(biāo)準(zhǔn)差在陸地和城市環(huán)境中，主要雜波還是有樹的山或者有樹的樓房和街道，這些類型雜波的速度均值一般小于1m/s。雷達(dá)速度濾波器的寬度需要為0.5m/s，在陸地和城市環(huán)境中，就可以檢測(cè)V=2m/s以上的目標(biāo)。圖4.2低速目標(biāo)與雜波的關(guān)系圖4.2為雷達(dá)系統(tǒng)跟蹤低空運(yùn)動(dòng)的小反射球的實(shí)測(cè)頻譜數(shù)據(jù)，反射球的運(yùn)動(dòng)速度為3m/s左右，從圖中可以看出，目標(biāo)和雜波在頻譜.上可以明顯區(qū)分出來(lái)。利用速度高分辨可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)。雷達(dá)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)速度高分辨，需要較長(zhǎng)的相參積累時(shí)間，從雷達(dá)系統(tǒng)體制來(lái)說(shuō)，采用寬發(fā)窄收技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間積累和發(fā)射能量的充分利用。4.2精細(xì)化信號(hào)處理技術(shù)雷達(dá)要檢測(cè)的目標(biāo)帶有一一定的速度，一般采用MTD的方法對(duì)雜波進(jìn)行抑制，檢測(cè)動(dòng)目標(biāo)，但是，動(dòng)目標(biāo)速度較低，容易受到雜波或干擾的影響，需要對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行精細(xì)化處理，提高回波信號(hào)的雜信比。窄帶濾波器組是MTD處理的核心，其性能直接決定MtD的性能，實(shí)現(xiàn)方法－一般有快速傅里葉變換FFT法和有限沖擊響應(yīng)FIR橫向?yàn)V波器兩種方法。FFT是常規(guī)信號(hào)濾波器組實(shí)現(xiàn)技術(shù)，F(xiàn)FT的階數(shù)要求是2的整數(shù)冪，且無(wú)法控制零點(diǎn)的深度和寬度，使得FFT的實(shí)現(xiàn)方法很難實(shí)現(xiàn)對(duì)低速?gòu)?qiáng)干擾信號(hào)和雜波的抑制。使用FIR是一一種靈活和方便的方法，可根據(jù)特殊的要求，采用比FFT更有效和更靈活的設(shè)計(jì)方法得到濾波器特性；可以分別設(shè)計(jì)不同濾波器組，靈活應(yīng)對(duì)不同的雜波速度分布；可以根據(jù)不同環(huán)境情況改變?yōu)V波器系數(shù)，使之與關(guān)心目標(biāo)的匹配程度提高，改善信噪比，通過設(shè)置零頻附近的凹口深度，滿足動(dòng)目標(biāo)改善因子的設(shè)計(jì)，使之對(duì)地物目標(biāo)和慢速目標(biāo)也有較好抑制，提高對(duì)弱小運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)能力。4.3多頻檢測(cè)技術(shù)在探測(cè)低空目標(biāo)時(shí)，信號(hào)加強(qiáng)還是衰落取決于一個(gè)與頻率和雷達(dá)、目標(biāo)、反射點(diǎn)的相對(duì)位置有關(guān)的變量，其回波信號(hào)功率也是時(shí)變的，無(wú)法保證低空目標(biāo)的可檢測(cè)性。采用頻率分集方法可以達(dá)到平均意義上的檢測(cè)概率，采用多個(gè)頻率的MN檢測(cè)器，適當(dāng)選取M和N以保證檢測(cè)概率。則對(duì)于MIN檢測(cè)器，其總的檢測(cè)概率為：在相同SNR下，隨著M的增加，自由空間和多徑條件下的檢測(cè)概率上升，雷達(dá)系統(tǒng)在一些距離段上由于多徑效應(yīng)，回波信號(hào)比直達(dá)波信號(hào)幅度增強(qiáng)，增強(qiáng)目標(biāo)回波信號(hào)能量，有助于目標(biāo)檢測(cè)。因此，多徑條件下檢測(cè)概率.上升的幅度要大些，這就說(shuō)明在多徑條件下利用M/N檢測(cè)器降低對(duì)雷達(dá)功率口徑的要求。MN檢測(cè)器中，當(dāng)N值和虛警概率確定時(shí)，M值的大小影響檢測(cè)概率的大小，影響檢測(cè)性能，如何選取最優(yōu)的M值是至關(guān)重要的。M的最優(yōu)值可以在適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)假設(shè)下通過評(píng)價(jià)每個(gè)可能M值（1≤M≤N）的相對(duì)檢測(cè)效率獲得。5572J雷達(dá)在海雜波環(huán)境下的裝備管理要點(diǎn)5.1針對(duì)客觀因素的管理要點(diǎn)受工作特點(diǎn)影響，572J型雷達(dá)在遇到惡劣天氣時(shí)如果防范不到位，較容易發(fā)生故障，具體表現(xiàn)有:大風(fēng)使天線架松動(dòng)、變形;暴雨使天線各部分及饋線進(jìn)水;冰凍使天線轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)嘣脆、失靈;潮濕使各分機(jī)短路或接觸不良等。這樣的惡劣天氣我們無(wú)法控制，但從預(yù)防性角度出發(fā)，日常維護(hù)和及時(shí)的維修可把故障、事故降到最低，相關(guān)做法有:(1)布置安裝合格的防雷裝置，并保證接觸良好，而且要經(jīng)常檢查防雷模塊好壞，操作人員也要熟知防雷常識(shí)，確保人機(jī)安全。(2)經(jīng)常性注重維護(hù)外部天線部件。及時(shí)獲取天氣信息，在惡劣天氣來(lái)臨之前要及時(shí)檢查天線裝置各螺絲是否緊固;惡劣天氣過后，也須進(jìn)行檢查維護(hù)，以減小風(fēng)阻及雨天積水。(3)南方山地雨水多，暴雨更是頻繁，所以天線各部分進(jìn)水的概率比北方大，要注意檢查天線各接觸點(diǎn)的防水膠墊是否密封，螺絲是否上緊，以免有漏水現(xiàn)象;在寒冷冬季，當(dāng)遇冰凍時(shí)要及時(shí)清除冰凌，平時(shí)常在天線轉(zhuǎn)動(dòng)部位加專用.的潤(rùn)滑油:在潮濕時(shí)間操作室內(nèi)應(yīng)打開除濕機(jī)絳濕，平時(shí)保持各分機(jī)清潔，以防塵埃遇濕汽導(dǎo)致電路板短路。5.2針對(duì)人為因素的管理要點(diǎn)客觀因素是筆者無(wú)法改變的，但是可通過預(yù)防及補(bǔ)救來(lái)提高裝備維護(hù)效果，采取相關(guān)防御性維護(hù)措施可以使人為不正確操作杜絕，具體做法有:(1)雷達(dá)操作人員必須熟練掌握該L波段雷達(dá)操作規(guī)程，并嚴(yán)格按規(guī)程操作，確保裝備處于合理操作步驟。(2)當(dāng)使用手輪進(jìn)行手動(dòng)控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度要盡量均勻，不能忽快忽慢，更不能突然停止，負(fù)責(zé)易造成齒輪間縫隙加寬，導(dǎo)致誤差增大和齒輪損壞。(3)類似饋線打火故障屬于漸變性故障，其特點(diǎn)是從故障發(fā)生到引起雷達(dá)裝備明顯低效或停機(jī)有個(gè)過程，因此，裝備技術(shù)人員要與操縱員一起，嚴(yán)格落實(shí)裝備“三檢查”的內(nèi)容和方法，認(rèn)真對(duì)照準(zhǔn)備日/周1月維護(hù)內(nèi)容、要求和流程，嚴(yán)抓裝備日常維護(hù)與保養(yǎng)，并結(jié)合型號(hào)實(shí)際，認(rèn)真分析梳理，撰寫操作心得和體會(huì)，歸納總結(jié)出一套較全面規(guī)范的檢查維護(hù)方法。6海雜波環(huán)境下低慢小目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)總的來(lái)說(shuō)，雷達(dá)對(duì)海探測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可從兩個(gè)方面進(jìn)行概括：多維度信息的融合利用和多手段融合處理。融合利用多維度信息，可對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行更精細(xì)化描述，改善檢測(cè)、估計(jì)、識(shí)別、評(píng)估和決策的性能。這些信息包括目標(biāo)信息、背景信息以及雷達(dá)信號(hào)資源三部分。目標(biāo)信息是指目標(biāo)的RCS起伏特性、相關(guān)特性、運(yùn)動(dòng)學(xué)特性、變換域特征、非線性特征、微多普勒特征等；背景信息是指背景的電磁散射特性、統(tǒng)計(jì)分布特性、相關(guān)特性、變換域譜特性、非線性特性等；雷達(dá)信號(hào)資源是指雷達(dá)發(fā)射信號(hào)本身所具有的空域信息（陣元間、雷達(dá)間）、時(shí)域信息（脈間、幀間）、譜信息、波形信息（波形形式）、極化信息、頻率信息、波段信息等。融合多種處理手段，有利于充分利用各層次信息，改善檢測(cè)、估計(jì)、識(shí)別、評(píng)估和決策的性能。多處理手段的融合包括：(1）相參積累與非相參積累相結(jié)合，例如短時(shí)間相參+長(zhǎng)時(shí)間非相參等；(2）低分辨與高分辨相結(jié)合，例如低分辨搜索+高分辨確認(rèn)等（3）自適應(yīng)處理與知識(shí)輔助相結(jié)合，以便于融合多源信息；(4）統(tǒng)計(jì)處理與非線性處理相結(jié)合，以便于確定非線性特征的判別區(qū)域；(5）檢測(cè)問題與分類問題相結(jié)合，將檢測(cè)問題轉(zhuǎn)化為二元