三角排布圆形阵列天线降维STAP研究.docx

三角排布圆形阵列天线降维STAP研究
引言
随着现代雷达技术的不断进步，高速运动目标的探测和跟踪成为了研究的热点问题。而海上雷达的探测难度更大，因为海浪、风浪、海雾等气象条件对雷达的影响较大。在这种情况下，空时处理技术成为提高雷达性能的主要手段。其中，空时自适应处理技术（STAP）被广泛应用于对多普勒子带宽的有效处理，以实现时间-空间波束形成。
然而，海上雷达阵列天线空间带宽受限，对空时处理的效果产生了影响。如何解决带宽瓶颈成为了海上雷达系统性能提升的瓶颈之一。本文针对该问题，提出了一种新型的三角排布圆形阵列天线降维空时处理技术，提高了雷达探测效率。
一、三角排布圆形阵列天线的设计
三角排布圆形阵列天线适用于对单振元性能要求不高、布置有限空间的情况。其特点是弥补了矩阵排布缺陷，避免脉冲计数率降低而导致探测性能下降的问题。为保证阵列天线的抗干扰性能，每个天线振元间都要保持一定距离，即天馈间隔。
圆形阵列是一种常见的雷达阵列形式，具有天线数量多、覆盖范围广等优点。在本文中，三角排布圆形阵列天线的设计如下：
（1）中心频率为X波段，天线数量为64个，外径为1.0m。
（2）天线采用半波柱形振子，频带为8.5GHz~10.5GHz，增益为10dBi。
（3）采用环形槽辐射器的设计，每个天线振元间的天馈间隔为0.5个波长。
（4）采用三角排布方式，类似于六边形排布的方法，天线振元之间的夹角为60度。
（5）天线阵列结构采用纯耦合结构，采用Wullenweber平衡网络进行天线阵列的波束形成。
二、降维STAP处理算法
由于海上雷达存在带宽受限的问题，降维处理成为解决该问题的重要手段。降维处理的基本思想是在保证空时处理效果的同时，低维减少数据量，提高雷达探测效率。
降维处理的方法有很多种，其中一种较为常见的方法是采用子空间法进行降维。该方法以角度分辨率较低的子空间投影代替原始数据的处理，在保证探测效果的同时大大减少了数据量。
本文提出了一种新型的三角排布圆形阵列天线降维STAP处理算法，其步骤如下：
（1）采集雷达信号数据，并通过FFT变换得到对应的多普勒频谱数据。
（2）采用传统STAP方法处理数据，得到每个角度对应的子空间投影矩阵。
（3）建立一个目标检测的空间子空间，并将原空间数据投影到目标检测空间，得到降维后的数据。
（4）通过降维后的数据进行目标检测，得到目标信号和杂波信号，并计算出目标信号的相关系数。
（5）将目标信号和杂波信号分别投影回原始空间，得到降维后的空时处理结果。
（6）将降维后的空时处理结果重构成二维矩阵，即可得到目标的距离和角度信息。
三、降维STAP算法的仿真结果
本文采用MATLAB软件对三角排布圆形阵列天线降维STAP算法进行了仿真，主要从降维处理的效果、目标检测的准确度等方面来评估该算法的性能表现。
（1）降维处理效果
降维处理是提高雷达探测效率的关键步骤之一。从仿真结果来看，该算法在保证空时处理效果的同时，大幅减少原始数据的维度，从而提高了处理效率。
（2）目标检测准确度
目标检测的准确度是另一个重要的性能指标。本文采用降维后的数据进行目标检测，并对比了与传统STAP算法的检测结果。从仿真结果来看，降维STAP算法在目标检测方面的准确度较高，表现出了优秀的性能表现。
四、结论
本文提出了一种新型的三角排布圆形阵列天线降维STAP处理算法，旨在解决海上雷达的带宽受限问题。通过仿真结果表明，该算法可以有效地提高雷达的探测效率和性能表现，对于海上雷达的实际应用具有一定的参考价值。