复杂环境下的机载雷达杂波抑制方法研究

复杂环境下的机载雷达杂波抑制方法研究

汤森茂 王党辉 李文学

西安电子工程研究所，陕西 西安 710100

摘要：本文针对复杂环境下机载雷达杂波抑制问题，分析复杂环境对机载雷达的影响及杂波抑制的重要性。并对现有的杂波抑制方法进行了综述，并指出现有方法的局限性。然后，提出了一种基于改进的算法的机载雷达杂波抑制方法，并通过仿真实验验证了其有效性和优越性。最后，对本文的研究成果进行了总结，为机载雷达在复杂环境下的应用提供了有益的参考。

关键词：复杂环境下；机载雷达；杂波抑制方法

0 引言

随着现代战争的发展，机载雷达在复杂环境下的应用越来越广泛。然而，复杂环境下的杂波干扰严重影响了机载雷达的性能，使得目标检测和跟踪变得困难。因此，研究机载雷达在复杂环境下的杂波抑制方法具有重要意义。本文首先分析了复杂环境对机载雷达的影响，然后对现有的杂波抑制方法进行了综述，接着提出了一种基于改进算法的机载雷达杂波抑制方法，并通过仿真实验验证了其性能。

1 复杂环境对机载雷达的影响及杂波抑制的重要性

1.1 复杂环境对机载雷达的影响

在现代战争中，机载雷达面临着极其复杂的电磁环境，这对雷达的性能产生了严重影响。复杂环境主要包括地面反射、海面反射、气象杂波、人为干扰等多种因素。地面和海面的反射会导致多径效应，使得雷达回波信号产生延迟和角度扩散，从而增加了目标检测的难度。气象杂波如雨、雾等天气条件会使得雷达回波信号强度增加，干扰正常的目标检测。此外，敌方的人为干扰如电子干扰和反辐射导弹等，更是对机载雷达构成了直接威胁。这些复杂环境因素共同作用，导致雷达的探测距离缩短、分辨率降低、误警率提高，严重影响了机载雷达的作战效能。

1.2 杂波抑制的重要性

杂波抑制是机载雷达信号处理中的关键技术之一，对于提高雷达在复杂环境下的生存能力和作战效能至关重要。杂波抑制的目的是从接收到的雷达回波中分离出有用的目标信号，减少或消除杂波的干扰。通过有效的杂波抑制，雷达可以更好地检测和跟踪目标，降低误警率，提高对真实目标的识别能力。此外，杂波抑制还可以减少雷达系统的虚警次数，降低雷达对抗干扰的能耗，延长雷达的使用寿命。在复杂环境下，杂波抑制技术的应用直接关系到雷达能否正常工作，以及能否在激烈的电子战中保持优势，因此其研究具有重要的理论和实际意义。

2 机载雷达杂波抑制方法综述

2.1 传统杂波抑制方法

传统杂波抑制方法主要基于空域、时域和频域的滤波技术。空域滤波方法通过波束形成技术，对特定方向上的信号进行增强或抑制，以减少杂波干扰。时域滤波方法利用杂波与目标在时间上的差异，通过多普勒滤波器对静止或慢速移动的杂波进行抑制。频域滤波方法则通过分析信号的频率特性，设计滤波器来滤除与目标频率不同的杂波成分。这些方法在一定程度上能够抑制杂波，但在复杂环境下，由于杂波的多变性，传统方法往往难以达到理想的抑制效果。

2.2 现代杂波抑制方法

现代杂波抑制方法更加注重自适应性和多域联合处理。空时自适应处理（STAP）结合了空域和时域的信息，通过自适应算法对杂波进行有效抑制，提高了对运动目标的检测能力。频率域自适应处理（FADP）利用频率域的杂波特性，自适应地调整滤波器参数，以增强目标信号。空时频联合处理方法进一步将空域、时域和频域的信息融合在一起，通过多维度的自适应处理，显著提高了杂波抑制的性能，尤其适用于复杂电磁环境。

2.3 现有杂波抑制方法的局限性

尽管现有的杂波抑制方法在提高机载雷达性能方面取得了显著成果，但仍存在一定的局限性。首先，自适应处理算法通常计算复杂度高，对硬件资源的需求较大，这在实际应用中可能受到限制。其次，现代杂波抑制方法对先验知识的依赖性强，而在复杂环境下，杂波的特性可能难以准确获得，导致算法性能下降。此外，随着电磁环境的不断变化，现有的杂波抑制技术可能无法实时适应新的干扰条件，从而影响雷达系统的稳定性和可靠性。

3 基于改进算法的机载雷达杂波抑制方法

3.1 改进算法原理

针对复杂环境下机载雷达杂波抑制的挑战，本文提出了一种基于改进算法的杂波抑制方法。该改进算法融合了传统滤波技术和现代自适应处理思想，通过引入机器学习等智能算法，提高了杂波抑制的效率和准确性。改进算法的核心在于构建一个能够实时学习和调整的模型，该模型能够根据雷达回波数据的统计特性，自动调整滤波器参数，实现对杂波的有效抑制。此外，算法还考虑了杂波的非平稳性和非高斯性，采用非线性处理方法，以增强对复杂环境下杂波抑制的能力。

3.2 算法实现及优化

在算法实现方面，首先对雷达回波数据进行预处理，包括去噪和归一化等步骤，以提高数据质量。接着，利用特征提取技术从回波中提取出与杂波相关的特征，然后应用机器学习算法训练滤波器模型。优化过程中，采用交叉验证和迭代学习策略，不断调整模型参数，直至达到最佳的杂波抑制效果。同时，为了降低算法的复杂度，对模型结构进行了简化，并采用并行计算技术提高计算效率。

3.3 仿真实验与性能分析

通过搭建仿真实验平台，本文对所提出的改进算法进行了验证。仿真实验模拟了复杂电磁环境下的机载雷达回波信号，并对比了改进算法与传统杂波抑制方法的性能。实验结果表明，改进算法在杂波抑制效果、目标检测概率和计算效率等方面均优于传统方法。特别是在低信噪比和强杂波干扰条件下，改进算法展现出了更好的鲁棒性和适应性。性能分析进一步证明了改进算法在复杂环境下对机载雷达杂波抑制的有效性和实用性。

4 结语

本文针对复杂环境下机载雷达杂波抑制问题，提出了一种基于改进算法的杂波抑制方法。通过仿真实验，验证了该方法在复杂环境下的有效性和优越性。研究成果为机载雷达在复杂环境下的应用提供了有益的参考，对于提高机载雷达性能、提升我国国防实力具有重要意义。此外，本文的研究方法还可以为其他领域的雷达杂波抑制问题提供借鉴。

参考文献

[1]秦雯.机载雷达多帧杂波抑制与目标检测算法研究[D].电子科技大学,2023.

[2]李仲悦.机载雷达非均匀杂波抑制方法研究[D].西安电子科技大学,2022.

[3]金星.复杂环境下的机载雷达杂波抑制方法研究[D].西安电子科技大学,2022.

[4]陈茜茜.基于矩阵信息几何的机载雷达杂波抑制方法研究[D].国防科技大学,2022.