基于稀疏交错布阵的天基雷达GMTI关键技术研究

Spaceborne radar gives the opportunity for large scale surveillance, with strong combat efficiency and survival capability, which is especially valuable for military application. An integrated constellation can fulfill continuously surveillance for battlefield . This project introduece the thinned interleaved array to spaceborne radar system design, which can multi-beam transmit and receive and improve the system performance. This project utilized difference sets mtheods and mathematics mtheods to design the thinned interleaved array, which can suppress grating lobes and decrease side lobes. This project utilized beam and time difference, and multidimensional waveform encoding technology to ensure the multi-transform and multi-receive signal orthogonal, in which the short-term shift-orthogonal waveform and entirely orthogonal waveform. This project utilized multi-subarrays and multi-batchs ehcos jointly processing to improve the GMTIperfomance. This project deepens and expands the prophase work of our item group. The prospective research production will consummate the theory and technology of the spaceborne radar. The research fruit will improve significantly the capacity of remote sensing and large scale surveillance, which have important academic signification and practicability value.

天基雷达具有监视范围广、作战有效性强和生存能力高等优点，一个完整的星座可实现对战场的连续监视。本项目将稀疏交错优化布阵技术引入天基雷达系统设计，实现多波束发射/接收，提高系统GMTI性能。本项目拟采用差集类方法和数学类方法的联合优化设计稀疏交错阵，抑制栅瓣和降低旁瓣；拟充分利用波束和时间分集，采用多维波形编码，并设计短时时移正交波形和全正交波形，以保证多发射-接收信号的正交性；拟采用多子阵、多批次回波信号联合处理，提高GMTI性能。本项目是前期项目研究工作的深化和拓展，其预期研究成果将进一步促进天基雷达GMTI理论和技术的完善与成熟，对于提高我国的对地遥感探测能力及国土监视能力具有十分重要的理论意义和实用价值。

天基雷达GMTI系统可以单星独立工作，也可以多星组网或分布式协同工作，具有十分广阔的军用和民用前景。由于平台运动速度快、载荷体积和重量受限等因素，天基雷达GMTI系统在天线阵列设计、信号波形设计、杂波抑制和动目标检测等关键技术环节，存在较多难点问题。项目将稀疏阵和稀疏交错阵的概念引入天基雷达系统设计中，对单星雷达搭载天线阵列采用稀疏设计，对多星编队的分布式星载雷达将其等效视为空间稀疏阵。开展稀疏和交错稀疏阵列设计，开展正交信号波形研究，对基于窄带信号的脉冲-多普勒体制GMTI和宽带线性调频信号体制的SAR-GMTI杂波抑制和动目标检测方法开展研究。围绕以上三个重点研究内容，项目以天基雷达GMTI主要系统类型，即单星载雷达GMTI、单星载雷达SAR-GMTI、双星编队分布式星载SAR-GMTI、多星编队分布式星载SAR-GMTI为背景，取得的主要研究成果可分为以下几个方面。（1）基于稀疏交错布阵的单星载雷达GMTI系统关键技术研究。以GMTI任务为目标，研究了均匀稀疏阵列、均匀交错稀疏阵列、遍历的最优交错稀疏阵列，对三种稀疏阵列构型性能进行了分析和对比，研究了基于稀疏阵列的单星载雷达杂波抑制、动目标检测和解盲速技术。（2）基于稀疏布阵的单星载SAR-GMTI系统关键技术研究方面。以GMTI任务为牵引，基于稀疏布阵结构设计，提出了双发双收和双发多收模式两类工作模式，研究了两类工作模式下稀疏布阵的阵列结构、工作体制、杂波抑制和动目标检测方法等。（3）双星编队分布式星载SAR-GMTI系统关键技术研究方面。研究了双星单通道和四通道两类系统，杂波抑制和动目标检测等方法，开展了仿真实验和性能分析。（4）多星编队分布式星载SAR-GMTI关键技术研究方面。研究了多星条件下SAR-GMTI杂波抑制和动目标检测等方法，集成道路先验信息等，提升了多基线SAR-GMTI信号性能。