【摘要】：艦載高頻地波雷達(High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR)是一種新體制雷達,由于其機動靈活性以及超視距探測能力使其無論在民用領域還是軍用領域都有著極為廣泛而深刻的應用價值。目前艦載HFSWR已經(jīng)得到了較為深入的研究,整體處理流程也基本趨于成熟,但仍有部分問題沒有得到充分解決,例如雷達的陣列誤差校正問題。陣列誤差是所有體制雷達均會存在的問題,特別是在艦載HFSWR中,這一問題尤為突出。本文的主要貢獻即為對艦載HFSWR中的陣列誤差進行數(shù)學建模,并在其基礎之上研究了可能的校正算法。文章的主要工作如下:(1)研究了艦載HFSWR的主要信號處理流程,并在其基礎之上研究了陣列誤差可能產(chǎn)生的環(huán)節(jié),并建立了艦載HFSWR中陣列誤差的數(shù)學模型,然后仿真分析了四種不同陣列誤差類型對艦載HFSWR信號處理算法(雜波抑制算法和超分辨算法)的影響,得出相關結(jié)論。(2)研究了基于校正陣元的誤差校正算法。分別從盲估計和旋轉(zhuǎn)不變子空間(Estimation of signal parameters via rotational invariance,ESPRIT)兩個角度研究利用校正陣元實現(xiàn)通道幅相誤差校正的算法。研究結(jié)果表明對于部分校正ESPRIT算法無論是校正性能還是算法兼容性,相較于部分校正盲估計算法都具有一定優(yōu)勢。此外,還研究了針對幅相誤差和互耦誤差同時存在的基于校正陣元的誤差校正算法。該算法利用互耦系數(shù)是Toeplitz矩陣,并且有一定的長度這一特點,結(jié)合線性均勻分布陣列(Uniform Linear Array,ULA)的結(jié)構特點,通過巧妙的布局實現(xiàn)互耦誤差矩陣與幅相誤差矩陣的分離,從而實現(xiàn)目標方位的正確估計。(3)研究了陣列誤差自校正算法。這類算法可以不通過引入外部信息即可完成陣列誤差校正,本質(zhì)上是參數(shù)尋優(yōu),因而存在著局部最優(yōu)的問題。本文主要考察了分別針對通道幅相誤差和互耦誤差的自校正算法,并給出了相關的仿真與性能分析。并且本文還嘗試研究了幅相互耦聯(lián)合自校正算法,給出了仿真結(jié)果與性能分析。需要指出的是,自校正算法由于不接收外部信息,完全通過自身的迭代來獲得優(yōu)化值,所以優(yōu)化性能必然受限于起始值。要打破這種困境,要么引入新的信息量,要么使用生物進化計算理論。自校正算法在工程應用有一定的局限性,適合精細化校正。(4)研究了基于流形分離技術(Manifold Separation Technique,MST)的誤差校正算法。該算法本質(zhì)上是有源校正,相較于其他有源校正算法,MST能夠針對方向圖誤差進行校正。MST通過將陣列流形分離為只依賴于陣列結(jié)構的采樣矩陣和只依賴于波場方向的參數(shù)矢量兩部分,具有很強的陣列流形擬合能力。本文中在MST基礎之上提出了陣元空間正交加權(Element Space-Orthogonal Weighting,ES-OW)算法、陣元空間斜投影(Elemnt Space-Oblique Projecting,ES-OP)算法以及陣元空間遞增階數(shù)多參數(shù)(Elemnt Space-Incremental Multi-Parameter,ES-IMP)算法。其中,ES-OW算法具有很強的工程應用價值,ES-IMP算法相較于已經(jīng)提出的ES-MUSIC(Element Space-MUtiple Signal Classification)算法,具有更高的穩(wěn)定性和校正精度。
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【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN957.51

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本文編號：2410286