机载雷达系统设计技术研究.docx

机载雷达系统设计技术研究1系统组成及特点机载SAR/MTI雷达系统由机载SAR/MTI雷达、数据链及地面站3个部分组成。机载雷达完成多模式战场侦察监视功能实时获取战场目标情报信息（包含固定目标图像情报和运动目标点迹、航迹情报）并通过数据链实时下传到地面站进行显示及分发。分为机舱外、机舱内2个部分。机舱外设备为机腹下的船形天线罩内的雷达天线机舱内设备包括低功率射频单元、综合处理单元和实时处理分机等。天线采用二维有源相控阵天线在方位向和俯仰向进行二维电扫能够保证雷达成像的灵活性及对低空或地面运动目标的快速搜索能力提高了雷达的探测效率。多功率射频单元包括1路SAR接收通道、4路MTI接收通道、晶振模块、功分网络模块、时钟本振插件、波形倍频插件、激励源插件、接收监控插件等。综合处理单元包括A/D采集和时序模块其中A/D采集包括SAR通道采集和MTI通道采集。实时信号处理单元由硬件以及嵌入式软件组成在硬件电路中包括DSP处理板、数字接口板等；嵌入式软件由成像处理、动目标检测等算法处理软件组成。在机舱内与地面站均设有指挥控制台实现任务规划、指挥与控制通信、监视与图像传送等功能。在进行机载SAR/MTI雷达系统设计时考虑如下三个方面技术特点。（1）采用二维有源相控阵天线。为满足战场监视的远距离、高分辨率、多模式侦察工作的需要系统必须要有足够的功率口径积同时为保证多模式战场监视所要求的宽视场覆盖选择二维有源相控阵天线应该是目前最佳方案。宽带二维有源相控阵天线组成框图由可扩充阵列模块（SAM）、波束形成网络、延迟放大组件、波控、电源、环控、俯仰伺服控制等构成。天线工作时由可扩充天线阵列模块（SAM）完成天线的收/发、放大、幅相加权等基本功能；功分器构成方位向子波束形成网络实现子阵功能；延迟放大组件用来实现不同波位所需的时延控制和发射/接收信号放大；方位向全波束形成网络用于实现发射时的功率分配和接收时的双模工作方式距离向（俯仰向）的信号的分配/合成在SAM中完成所有这些工作过程都是在波控的控制下进行的。采用SAM思想实现二维有源相控阵天线组阵的好处是可灵活组阵实现不同尺寸规模的二维有源相控阵天线能适应多种载机平台。宽带二维有源相控阵天线还实现了在线校准和BIT检测的功能为实际使用维护创造了便利的条件。（2）实时多模信号处理技术。SAR/MTI雷达系统中实时处理分机完成实时动目标检测处理与SAR成像处理的功能SAR/MTI系统的多模信号处理算法研究及其实时处理实现是研究的核心内容。本系统SAR成像模式有条带模式和聚束模式两种成像距离远距离走动与弯曲现象明显成像处理可以采用重叠子孔径算法（OS－A）波数域（ω-k）算法等技术。OSA算法是先进行子孔径粗成像和误差补偿然后对各个子孔径粗分辨图像进行相干处理得到全孔径高分辨图像；ω-k算法可以精确成像算法也简单但是需要进行stolt插值算法的效率受到一定的影响不过随着硬件处理能力的增强处理速度可以得到解决。此外需要采用基于运动传感器的运动补偿和基于回波数据的运动补偿相结合的补偿方法先采用前者获得粗估值再采用后者进行精确估计可以得到高分辨率SAR图像。动目标探测、跟踪及定位正是SAR/MTI雷达有别于其它成像雷达的特色之处在SAR/MTI雷达技术研究中一直处于非常重要的地位。MTI信号处理采用多通道处理技术。多通道MTI具有较好的地杂波抑制能力能更好的进行动目标检测同时采用四个接收通道可实现动目标的精确定位和测速。为了实现动目标检测的实时处理多通道动目标检测处理主要关键技术包括通道均衡、杂波抑制、干涉仪定位等技术。通过通道均衡处理提高杂波对消性能从而提高目标检测性能。同时需要考虑计算量以达到实时处理硬件的要求。（3）实时数据处理技术。在实现MTI信号处理之后需要进行实时数据处理实现对地面动目标的检测、定位与连续跟踪形成航迹并叠加在实时SAR图像或电子地图上并提取出目标特征信息形成完整的战场态势图以供进一步的情报分析决策评估。地面动目标所处环境复杂有严重的地杂波、杂波对消剩余引起虚警的饱和信号、干扰等因素这些因素使得真实动目标检测、跟踪与定位具有很大技术难度。动目标的跟踪需要针对不同扫描帧的动目标点迹数据进行目标关联、分类形成目标运动的航迹并对目标运动的航迹进行平滑滤波进一步可以预测目标在下一扫描帧的位置或状态。目标关联算法常用最大似然法的假设检验方法平滑滤波及预测常用卡尔曼滤波算法。在目标检测后的输出数据里会出现同一目标的数据存在于多个的距离～方位（或距离～多普勒）单元里需要采用加权平均的方法凝聚成一个单元的数据减少后续目标关联跟踪处理的计算量。2功能模式设计及试验结果