机载WAS-GMTI雷达系统关键设计要素分析与仿真

本文《机载WAS-GMTI雷达系统设计要点分析与仿真》发表于2018年第30卷第12期的《系统仿真学报》，由燕贺和翟黛茵两位作者来自南京航空航天大学信息科学技术学院，南京，210016。该研究聚焦于多功能机载雷达中重要的WAS-GMTI（宽区域监视-地面移动目标检测）工作模式，其设计对最终的移动目标探测和跟踪性能有重大影响。 文章首先介绍了WAS-GMTI模式的基本原理，通过表达雷达回波（包括蟹角）来阐述其工作原理。蟹角是WAS-GMTI雷达特有的现象，它是指由于目标运动和多径效应导致的雷达信号在方位上的扩展，这对于区分目标和背景 clutter（杂乱回波）至关重要。 接下来，文章重点分析了系统设计中的四个关键点： 1. **范围步进和范围弯曲分析**：这是指雷达信号在不同距离上产生的幅度变化，范围步进是由于频率扫描的非线性引起的，而范围弯曲则是由于目标速度和多普勒频移导致的。理解这些特性有助于优化雷达系统的动态范围和目标定位精度。 2. **杂乱回波谱分析**：对于WAS-GMTI雷达，杂乱回波主要来源于地面和大气散射，以及飞机自身的热噪声等。分析杂乱回波的特性有助于设计有效的干扰抑制和 clutter rejection techniques，提高雷达的信号处理能力。 3. **多频率系统设计**：采用多个工作频率可以增加雷达系统的抗干扰性和穿透能力，同时利用频率多样性减小噪声影响，提升SNR（信号噪声比）。通过合理配置频率带宽和选择不同的工作频率，可以改善WAS-GMTI模式下的目标检测效果。 4. **多脉冲重复频率（PRF）系统设计**：多普勒效应可能导致传统单PRF雷达无法有效捕捉快速移动目标。通过使用多PRF技术，可以在不同的时间尺度上观察目标，实现更精确的速度估计，从而增强WAS-GMTI雷达的动态范围和跟踪性能。 这篇文章深入探讨了机载WAS-GMTI雷达系统设计中的核心问题，为实际系统的设计提供了理论基础和策略指导，对于提升现代航空雷达系统的性能具有重要的实践价值。