本文關鍵詞：基于天線陣型的信號通道校正　出處：《廣西師范大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 高頻地波雷達 接收通道 幅相誤差 通道校正 遺傳算法

【摘要】：高頻地波雷達利用垂直極化的電磁波,可以實現(xiàn)對海洋環(huán)境全天候、大范圍的實時監(jiān)測。該類系統(tǒng)在生成海洋表面流場時,常采用多重分辨率(MUSIC)算法提取海洋表面流的到達角。理想情況下,MUSIC算法具有很好的到達角估計性能。但實際應用中,接收通道的幅相特性存在差異,幅相誤差會直接影響MUSIC算法的到達角估計性能。因此,研究通道的幅相校正方法具有重要的理論和實踐意義。本論文主要圍繞高頻地波雷達的信號接收通道開展研究工作。根據(jù)接收天線的結構特性,分別對陣列式系統(tǒng)和便攜式系統(tǒng)的幅相校正方法進行研究。論文開展的研究內容包括以下幾點:一、通道幅相誤差的分析首先以陣列天線為例,建立接收通道的數(shù)學模型,介紹了 MUSIC算法的原理。然后引入幅度和相位誤差矩陣,從理論上分析了幅度和相位誤差的特性。最后通過計算機仿真,直觀地給出幅相誤差對MUSIC算法的影響。二、陣列式高頻地波雷達的幅相校正針對陣列天線的幅相誤差進行了校正方法的研究。首先,結合海洋回波的統(tǒng)計特性,闡述了一種單到達角譜點的篩選方法,之后引出2種信號通道的幅相校正方法:1、介紹了一種基于海洋回波的幅相校正方法,并將方法應用于實測數(shù)據(jù)處理中,驗證方法的有效性。2、由遺傳算法求解非線性問題能力強的特性,研究一種基于改進自適應遺傳算法的幅相校正方法,仿真和實測數(shù)據(jù)分析表明了方法的可行性。三、便攜式高頻地波雷達的幅相校正便攜式系統(tǒng)采用結構緊湊的單極子/交叉環(huán)天線作為接收單元,該裝置的接收通道相位中心一致,并由該特性研究相應的幅相校正方法:1、研究一種基于遺傳模擬退火算法的幅相校正方法,并利用計算機仿真驗證方法的魯棒性和有效性。2、研究一種基于海洋回波的天線相位校正方法,然后將該方法與互協(xié)方差估計方法進行對比,實測數(shù)據(jù)結果表明了算法的可行性。
[Abstract]:The high frequency ground wave radar can realize the real-time monitoring of the marine environment all weather and a wide range by using the vertically polarized electromagnetic wave. This kind of system generates the current field on the ocean surface. The multi-resolution MUSIC-based algorithm is often used to extract the angle of arrival of ocean surface currents. Ideally, the music algorithm has a good performance of angle of arrival estimation, but in practical application. The amplitude and phase characteristics of the receiving channel are different, and the amplitude and phase error will directly affect the performance of the MUSIC algorithm. It is of great theoretical and practical significance to study the amplitude-phase correction method of the channel. This paper mainly focuses on the signal reception channel of HF ground wave radar, according to the structure characteristics of the receiving antenna. The methods of amplitude-phase correction for array system and portable system are studied respectively. The research contents are as follows: firstly, the analysis of channel amplitude-phase error takes array antenna as an example. The mathematical model of the receiving channel is established and the principle of the MUSIC algorithm is introduced. Then the amplitude and phase error matrix is introduced to analyze the characteristics of the amplitude and phase error theoretically. Finally, the computer simulation is carried out. The effect of amplitude-phase error on MUSIC algorithm is intuitively given. Secondly, the amplitude-phase correction method of array HF ground wave radar is studied. Combined with the statistical characteristics of ocean echo, a single angle of arrival spectral selection method is introduced, and then two signal channel amplitude-phase correction methods: 1 are introduced, and an amplitude and phase correction method based on ocean echo is introduced. The method is applied to real data processing to verify the effectiveness of the method. The genetic algorithm is used to solve nonlinear problems with strong ability. A amplitude and phase correction method based on improved adaptive genetic algorithm is studied. Simulation and measured data analysis show the feasibility of the method. Third, the portable HF ground wave radar amplitude-phase correction portable system uses a compact monopole / cross loop antenna as the receiving unit. The phase center of the receiving channel of the device is consistent, and the corresponding amplitude-phase correction method: 1 is studied by this characteristic, and a amplitude-phase correction method based on genetic simulated annealing algorithm is studied. Using computer simulation to verify the robustness and effectiveness of the method, a method of antenna phase correction based on ocean echo is studied, and then the method is compared with the method of cross-covariance estimation. The experimental data show the feasibility of the algorithm.
【學位授予單位】：廣西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN959

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