文献综述
1.1 课题研究背景
在最早的雷达实验和研究工作之中,由于环境和技术上面的不支持,因此雷达的接收设备和信号发送设备是分开的,这种两部分工作模式显然复杂而且不方便。后来随着“双工器”的发明,雷达系统渐渐的变成了收发一体的形式。相比较于原本的一发一收,这种模式更加简便而且降低了成本。然后为了获得更高的性能,一般来说是通过两种方式来进行该井,一种即加大雷达的口径,通过加大发射的功率来提升雷达的检测性能,但是这种方法会极大的提升设计的复杂性以及成本。于是就出现了第二种方式,即通过增加雷达的数量形成多基地雷达系统通过“多发多收”的工作模式进行对目标的检测,相较于普通的单个雷达来说,大大的降低了设计的复杂性以及设计成本,虽然需要更多的空间,但是这种分布式相参雷达有更大的空间自由度,从而大大的改善了角度分辨率、杂波抑制、参数估计和目标分辨识别的性能。
依据雷达的接收回波相关性,可将多基地雷达系统分为分布式非相参雷达和分布式相参雷达。分布式非相参雷达是指对于分布在不同位置的雷达,从多个观测角度对雷达回波信号做非相参处理。
分布式相参雷达是指对雷达回波信号做相参处理。与传统大口径雷达不同,分布式相参雷达只将一些分布在不同位置的子单元雷达通过时钟振荡器连接在一起,便可以保证时间相位同步,实现对整个雷达系统的协同工作和相参处理。对于具有N个子单元雷达的分布式相参雷达系统,可以在全相参的工作模式下获得N倍的信噪比增益(SNR)。因此,分布式相参雷达拥有便宜的成本、运输方便和高增益等优点。分布式相参雷达具有两种工作模式。首先,在多输入多输出模式中,分布式雷达中的发射子单元雷达发射正交的波形以获得必要的校准参数。其次,根据获得的校准参数,在全相参模式中发射子单元雷达协同发射信号,以获得N3倍的信噪比增益。
1.2 分布式相参雷达研究现状
相参雷达信号处理最早使用在相控阵雷达系统里。相控阵是--系列天线紧密排布的雷达系统。由于各个阵元接收到的雷达回波信号的相位与阵元位置有关,因此利用相位相关性,对雷达信号做相参处理。数字波束形成技术可以在相控阵的接收端形成多个同步的波束,同时自适应信号处理技术可以改善雷达性能,如提高信干比,对动目标进行检测,将目标从背景噪声中分离,对雷达目标信号到达角进行高分辨率估计等,这些相参技术大大促进了阵列雷达的空时自适应处理。20世纪60年代,美国研制出了一部超远程雷达AN/FPS-85。该雷达系统是世界上第一部可实现二维扫描功能的大型相控阵雷达。1977年,由美国雷声公司研制的AN/FPS-108“丹麦眼镜蛇”相控阵雷达正式服役。其隶属于美国战略司令部陆基中段弹道导弹防御系统,可有效探测导弹目标并实现对目标的跟踪和拦截控制。
1.3 分布式相参雷达的发展趋势
与分布雷达概念相似的还有相参MIMO雷达,相同的是两者都是由多个子单元雷达构成,不同的是在于相参MIMO雷达最多获取N(N为雷达个数)的信噪比增益,而分布式雷达可以最多达到N的信噪比增益。因此与此相比分布式雷达具有着无与伦比的优势。目前对MIMO的雷达的研究主要集中在目标检测,参数估计波形设计等方面,波形设计是重要的特征,对于正交波形可以通过频分正交来实现。然而分布式雷达实现相位的全相参的前提是相位同步,各单元的初始时钟差,机动性引入的位置误差,本地震荡器的初始相位等因素因此提出一种基于多输入多输出直达波无人机DCAR相位同步法。分布式相参雷达通过相参处理,可提升 N回波信噪比,从而可大幅度提高目标探测性能,因此分布式相参雷达具有重要的价值。对于地基分布式相参雷达,目前已经进行了大量的研究。作为一种新体制雷达,分布式孔径相参合成雷达通过多孔径分散布置以及电磁波空间能量合成,实现雷达大威力高精度探测,是解决平台约束与探测性能矛盾的有效手段,具有生存能力强、效费比高、角分辨率高、扩展性强、实现性好等技术优势,是雷达重要的发展方向。近年来,随着应用领域的不断拓展和应用层次的不断深入,对雷达系统性能提出了更高的要求,分布式孔径相参合成雷达通过有效利用多个孔径的空域和能量域等资源,显著提升雷达系统的探测距离和测量精度,同时具有生存能力强、效费比高、角分辨率高、扩展性强和实现性好等诸多技术优势,已经成为现代雷达发展的重要方向和研究热点之一。
1.4分布式相参雷达的难点
