低截獲概率機載雷達信號處理是雷達信號處理領域的一個重要分支。它是現代隱身飛機平衡設計的重要環節,是實現飛機綜合隱身的必要條件。《低截獲概率機載雷達信號處理技術》共分8章,介紹了低截獲概率機載雷達的發展歷程、目標跟蹤常用算法、共形陣列天線方向圖綜合原理和低截獲概率機載雷達仿真驗證軟件的設計,分析討論了評估低截獲性能的表征參量、根據先驗知識的目標搜索策略、目標跟蹤時的雷達自適應采樣間隔和駐留時間設計、無源探測器輔助或多機協同的雷達輻射資源管理,以及復雜波形的低截獲性能。
前言
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 低截獲概率雷達
1.3 低截獲概率雷達信號處理
1.4 本書的內容安排
參考文獻
第2章 低截獲概率雷達性能評估
2.1 截獲因子
2.2 截獲概率
2.3 低截獲概率雷達信號
2.3.1 線性調頻類信號
2.3.2 Costas頻率編碼信號
2.3.3 低截獲概率雷達信號性能評估
2.4 本章小結
參考文獻
第3章 低截獲概率雷達數據處理基礎
3.1 目標運動模型
3.1.1 勻速模型
3.1.2 勻加速模型
3.1.3 協調轉彎模型
3.1.4 Singer模型
3.1.5 當前統計模型
3.2 卡爾曼濾波算法
3.3 擴展卡爾曼濾波算法
3.4 不敏卡爾曼濾波算法
3.5 粒子濾波算法
3.6 容積卡爾曼濾波算法
3.7 積分卡爾曼濾波算法
3.8 交互式多模型算法
參考文獻
第4章 共形陣列天線方向圖綜合
4.1 共形陣列天線概論
4.1.1 共形陣列天線技術
4.1.2 共形陣列天線的方向圖綜合
4.2 共形陣列天線方向圖綜合與分析
4.2.1 共形陣列天線方向圖綜合的數學模型
4.2.2 共形陣列天線參數對方向圖的影響
4.3 共形陣列天線的低副瓣方向圖綜合
4.3.1 多目標優化算法
4.3.2 MOPSO算法實現低副瓣方向圖綜合
4.3.3 改進的MOPSO算法實現低副瓣方向圖綜合
參考文獻
第5章 低截獲概率雷達資源優化設計
5.1 有先驗知識時的搜索能量控制
5.1.1 算法描述
5.1.2 仿真結果與分析
5.2 無先驗知識時的能量搜索控制
5.2.1 算法描述
5.2.2 仿真結果與分析
5.3 目標跟蹤時的采樣間隔分級
5.3.1 目標協方差矩陣估計
5.3.2 目標跟蹤時的采樣間隔分級設計
5.3.3 仿真結果與分析
5.4 目標跟蹤時的采樣間隔自適應設計
5.4.1 采樣間隔資源管理模型
5.4.2 采樣間隔自適應設計
5.4.3 仿真結果與分析
5.5 交互式多模型容積卡爾曼濾波
5.5.1 目標協方差矩陣估計
5.5.2 仿真結果與分析
5.6 改進的IMMPDA目標跟蹤
5.6.1 單目標跟蹤時的駐留時間自適應設計
5.6.2 仿真結果與分析
5.6.3 多目標跟蹤時的駐留時間采樣間隔聯合自適應設計
5.6.4 仿真結果與分析
5.7 優化設計中參數對算法的影響
5.7.1 分辨系數對算法的影響
5.7.2 速度慣性權重對算法的影響
5.7.3 認知權重和社會學習權重對算法的影響
5.8 機載雷達組網目標跟蹤
5.8.1 機載雷達組網系統模型
5.8.2 機載雷達組網系統跟蹤時的低截獲優化模型
5.8.3 仿真結果及分析
參考文獻
第6章 低截獲概率雷達輻射功率控制
6.1 基于目標特征的功率自適應控制
6.1.1 雷達檢測概率與目標距離目標RCS之間的關系
6.1.2 目標跟蹤時功率自適應控制
6.1.3 仿真結果與分析
6.2 相控陣雷達功率分級原則的設計
6.2.1 功率分級原則的確定
6.2.2 基于MVDR的波束形成
6.2.3 線陣的功率分級
6.2.4 面陣的功率分級優化設計
6.2.5 改進的粒子群多目標優化
6.2.6 仿真結果與分析
6.3 寬帶發射波束的零陷控制
6.3.1 寬帶發射波束的零陷設計
6.3.2 仿真結果與分析
6.4 基于協方差控制的機載無源系統協同跟蹤
6.4.1 交互式多模型協方差控制
6.4.2 仿真結果與分析
6.5 基于信息增量和機動特性的機載無源系統協同跟蹤
6.5.1 改進的IMMPF目標跟蹤
6.5.2 信息增量與機動特性控制
6.5.3 仿真結果與分析
6.6 基于編隊的多傳感器協同目標跟蹤
6.6.1 時差法多站無源目標跟蹤
6.6.2 基于編隊的多傳感器協同目標跟蹤
6.6.3 仿真結果與分析
參考文獻
第7章 雷達信號波形低截獲性能分析
7.1 對稱三角線性調頻連續波雷達工作原理分析
7.2 對稱三角線性調頻連續波的低截獲性能分析
7.2.1 線性調頻連續波與脈沖多普勒雷達性能比較
7.2.2 對稱三角線性調頻連續波頻譜分析
7.3 基于相關接收機的噪聲信號雷達原理
7.4 噪聲調制連續波雷達信號特性分析
7.4.1 高斯噪聲相位調制連續波雷達信號特性
7.4.2 高斯噪聲頻率調制連續波雷達信號波形特性
7.5 噪聲調制對稱三角線性調頻連續波設計與性能分析
7.5.1 噪聲調制對稱三角線性調頻連續波波形設計
7.5.2 兩類信號的模糊函數圖比較分析
7.5.3 兩類信號波形統計平均信噪比
7.6 Costas/PSK連續波雷達信號波形設計
7.6.1 三種完全跳頻碼FSK序列
7.6.2 Costas陣列的構造方法
7.6.3 PSK相位編碼序列構造
7.6.4 Costas/PSK連續波雷達信號波形設計
7.6.5 Costas/PSK連續波雷達信號波形模糊函數
7.7 Costas/PSK連續波雷達信號特性分析
參考文獻
第8章 低截獲概率雷達軟件仿真系統
8.1 概述
8.1.1 機載雷達低截獲概率軟件系統組成
8.1.2 系統仿真流程
8.2 機載雷達子系統
8.2.1 子系統的模塊化劃分
8.2.2 輸入輸出接口設計
8.3 子系統的詳細設計
8.3.1 回波模擬模塊
8.3.2 天線方向圖模塊
8.3.3 信號處理模塊
8.3.4 數據處理模塊
8.3.5 子系統軟件仿真流程
參考文獻
《低截獲概率機載雷達信號處理技術》:
第1章 引言
1.1 研究背景第一代隱身飛機是美國洛克希德 馬丁公司設計生產的F-117。美國于1989年入侵巴拿馬時,F-117第一次投入實戰。F-117具有優良的雷達隱身性能,但不具備可見光隱身,未裝配機載雷達。2006年之后,F-117逐漸被B-2、F-22、F-35等更先進的隱身飛機取代。F-22隱身戰斗機上配備了AN/APG-77雙模式機載火控雷達。該雷達工作在X波段(8~12.5GHz),采用主動電子掃描陣列(ActiveElectronicallyScannedArray,AESA)天線系統、低截獲概率雷達發射波形和先進的發射功率控制策略。F-35戰斗機配備的AN/APG-81雙模式機載火控雷達亦采用了主動電子掃描陣列天線系統和更先進的低截獲概率策略。
近年來,無源探測定位系統對戰斗機已構成了嚴重威脅。無源探測系統(無源態勢感知、電子情報系統ELINT、信號情報系統SIGINT、電子支援措施ESM、反輻射導彈ARM等)對戰斗機的探測能力已大大提高,機載無源探測系統最大探測距離已遠大于機載雷達的作用距離。無源探測系統具有作用距離遠、不發射電磁波、隱蔽性好的特點,對戰斗機的生存能力構成了嚴重威脅。
當前飛機面臨的主要威脅是敵方的雷達探測、無源探測和紅外探測。對于雷達截面積(RadarCrossSection,RCS)為1m2的目標,機載相控陣火控雷達的作用距離約為200km;機載電子支援措施(ElectronicSupportMeasure,ESM)對三代機雷達的無源探測作用距離約為460km。但是具有雷達隱身和紅外隱身的飛機可以將對方的雷達探測和紅外探測距離縮減到70km左右。機載雷達能夠通過縮減其射頻輻射特征(稱為射頻隱身技術或低截獲概率技術REF_Ref398028590\r\h)降低無源探測系統的作用距離。隨著現代雷達技術的發展,具備低截獲概率性能的雷達已逐漸成為雷達的標準特征。例如,Telephonics為MH-60R直升機開發的APS-147多模雷達要求具備低截獲概率性能;新一代海上巡邏機要求雷達具備低截獲探測潛望鏡的能力。因此,機載雷達射頻隱身技術研究具有重要的應用價值。