本文關(guān)鍵詞：非規(guī)則高頻陣列綜合及DOA算法研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 非規(guī)則陣列 優(yōu)化算法 陣列綜合 DOA估計

【摘要】：高頻地波雷達因其超視距探測、全天候工作、抗干擾能力強等特點而受到越來越多的關(guān)注,被廣泛應(yīng)用于軍事和經(jīng)濟領(lǐng)域,例如遠(yuǎn)距離預(yù)警,對海洋經(jīng)濟專屬區(qū)(EEZ)的監(jiān)測等。但是由于高頻雷達本身工作頻率(3~30MHz)的限制,其接收陣列天線尺寸龐大,在島嶼、艦船上布陣時,無法獲得足夠的布陣空間將高頻雷達布置成規(guī)則直線陣或平面陣。針對這一問題,本文對非規(guī)則高頻陣列的陣列綜合及DOA估計問題展開研究。首先研究非規(guī)則高頻陣列的數(shù)學(xué)模型,所謂非規(guī)則陣列是相對于均勻直線陣而言的。本文以圓弧陣和非規(guī)則直線陣為主要研究對象,給出兩種陣列的方向圖表達式,并對圓弧陣和非規(guī)則直線陣的方向圖性能進行仿真分析。在此基礎(chǔ)上,將兩種基本DOA估計算法(Capon算法和MUSIC算法)應(yīng)用于兩種陣列上,并與算法應(yīng)用于相同孔徑的均勻直線陣時進行對比,分析基本DOA估計算法的性能。然后針對圓弧陣和非規(guī)則直線陣的方向圖與相同孔徑的均勻線陣方向圖作對比時,得到兩種陣列的旁瓣電平高于均勻直線陣,且非規(guī)則直線陣的波束指向發(fā)生偏移,產(chǎn)生方向圖畸變的問題,進行陣列方向圖綜合研究。由于陣列結(jié)構(gòu)不再是均勻線陣,傳統(tǒng)的解析法已不再適用,考慮將優(yōu)化算法應(yīng)用于非規(guī)則高頻陣列方向圖綜合問題上,主要研究遺傳(GA)算法和粒子群(PSO)算法。分別分析兩種優(yōu)化算法只進行陣元幅度優(yōu)化、只進行陣元相位優(yōu)化和幅相同時優(yōu)化的性能,選取只進行陣元幅度優(yōu)化的方法進行圓弧陣和非規(guī)則直線陣方向圖綜合。并結(jié)合遺傳算法和粒子群算法各自的優(yōu)點,提出基于混合遺傳粒子群算法的陣列方向圖優(yōu)化方法,并將其應(yīng)用于圓弧陣列和非規(guī)則直線陣,驗證算法的有效性。接下來研究適用于兩種陣列的相干和非相干信號源DOA估計算法,對于非相干信號源,研究基于二階導(dǎo)數(shù)的MUSIC算法、改進的MUSIC(MMUSIC)算法和改進的共軛MUSIC(MCMUSIC)算法,仿真分析算法的性能。對于相干信號源,研究利用虛擬內(nèi)插技術(shù)實現(xiàn)非規(guī)則高頻陣列的DOA估計,仿真驗證算法的有效性。
[Abstract]:Because of the high frequency ground wave radar over the horizon detection, all-weather work, strong anti-jamming and attracted more and more attention, and has been widely used in military and economic fields, such as remote warning, the maritime exclusive economic zone (EEZ) monitoring. But because of the high frequency radar itself (3~30MHz) limited the receiving antenna array, large size, on the island, the ship lineup, could not get enough space to high frequency radar array arranged in a regular linear array or planar array. To solve this problem, this paper on the irregular high frequency array synthesis and DOA estimation research. Firstly the mathematical model of high frequency irregular array the so-called, irregular array is compared with the uniform linear array. In this paper, in terms of circular array and irregular linear array as the main research object, direction graph expression is given two array and the circular array, and Simulation analysis of irregular linear array pattern performance. On this basis, the two basic DOA estimation algorithm (Capon algorithm and MUSIC algorithm) is applied to two kinds of array, and compared with the algorithm applied to the same aperture uniform linear array, analysis of the basic DOA estimation performance. Then according to the uniform line arc array and irregular linear array pattern with the same aperture arrays are compared, obtained two kinds of array sidelobe level is higher than that of uniform linear array, to offset beam and irregular linear array, directional pattern distortion problem of array pattern synthesis of array structure is no longer due. The uniform linear array, the traditional analytical method is no longer applicable, consider the optimization algorithm for irregular frequency array synthesis problems, the main research (GA) genetic algorithm and particle swarm optimization (PSO) algorithm. Analysis of two respectively. An optimization algorithm only element amplitude optimization, performance optimization and only element phase amplitude and phase simultaneous optimization, select only method to optimize the amplitude of array element arc array and irregular linear array pattern synthesis. Combining the advantages of genetic algorithm and particle swarm algorithm is proposed based on the optimization of the array pattern the method of hybrid genetic particle swarm optimization algorithm, and its application in circular array and irregular linear array, verify the effectiveness of the algorithm. And non coherent signal DOA estimation algorithm of coherent next research applies to the two array, for non coherent signal source, MUSIC algorithm for two order derivatives based on improved MUSIC (MMUSIC conjugate) algorithm and improved MUSIC algorithm (MCMUSIC), the simulation analysis of the performance of the algorithm for coherent signal based on the virtual interpolation of irregular high-frequency array DOA estimation, simulation algorithm Effectiveness.

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN957.51

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本文編號：1394281