發(fā)布時間：2020-07-28 23:24

【摘要】：雙基地MIMO(Multiple Input Multiple Output)雷達作為一種新的雷達系統(tǒng),具有一系列明顯的優(yōu)點:獨有的收發(fā)分集技術(shù)、靈活機動的布站方式、較高的抗截獲性與抗反輻射導彈能力、高信道孔徑利用率等,但面對日益嚴峻的戰(zhàn)場形勢,常規(guī)雙基地MIMO雷達存在易受電磁環(huán)境干擾的問題。針對常規(guī)雙基地MIMO雷達在大功率窄帶干擾背景下目標估計性能急劇下降的問題,本文研究了一種雙基地電磁環(huán)境感知MIMO(Electromagnetic Environmental Sensory-Multiple Input Multiple Output,EES-MIMO)雷達,能夠?qū)崟r感知電磁環(huán)境中干擾所在頻段,主動躲避干擾,同時兼容電磁環(huán)境感知技術(shù)與常規(guī)雙基地MIMO雷達的獨特優(yōu)勢,克服了常規(guī)雙基地MIMO雷達面對日益復雜的電磁環(huán)境抗干擾能力弱的問題。本文的研究工作從以下幾方面展開:雙基地EES-MIMO雷達基本原理及系統(tǒng)構(gòu)成、雙基地EES-MIMO雷達四元數(shù)模型建立、雙基地EES-MIMO雷達電磁環(huán)境感知方法、基于四元數(shù)的雙基地EES-MIMO雷達角度估計算法、色噪聲背景下基于四元數(shù)的雙基地EES-MIMO雷達角度估計、未知非高斯噪聲背景下基于差分降維MUSIC的雙基地EES-MIMO雷達角度估計算法。第一,首先對雙基地MIMO雷達的工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成進行了詳細闡述,針對常規(guī)雙基地MIMO雷達在大功率窄帶干擾背景下目標估計性能急劇下降的問題,研究了雙基地電磁環(huán)境感知的MIMO雷達,并對其工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成及信號模型進行了分析,為后續(xù)的研究工作奠定了理論基礎(chǔ)。第二,針對典型的點頻干擾與掃頻干擾信號的電磁環(huán)境感知問題展開研究,提出了兩種算法:基于互譜RI-MUSIC算法的點頻干擾信號頻率估計法和基于二次型互譜SVD算法的掃頻干擾信號頻率估計法,實現(xiàn)對空域點頻干擾與掃頻干擾頻率的估計,確定干擾所在頻帶。第三,針對高斯白噪聲背景下雙基地EES-MIMO雷達參數(shù)估計問題,提出了五種算法:Q-RMUSIC、QD-RMUSIC、QC-RMUSIC、QCD-RMUSIC、Q-DOA算法,算法將四元數(shù)理論引入MUSIC算法與DOA矩陣法中,且對二維MUSIC算法做了降維處理,算法只需一維搜索,算法復雜度降低,角度估計精度較高,并自動配對。其中,Q-DOA算無需譜峰搜索,計算量較小。第四,針對色噪聲背景下雙基地EES-MIMO雷達參數(shù)估計問題,提出了三種算法:基于累積量-四元數(shù)MUSIC的雙基地EES-MIMO雷達參數(shù)估計算法(CQ-MUSIC),基于累積量-四元數(shù)導出陣MUSIC的雙基地EES-MIMO雷達參數(shù)估計算法(CQD-MUSIC),基于累積量-四元數(shù)Root MUSIC的雙基地EES-MIMO雷達參數(shù)估計算法(CQ-RMUSIC)。首先利用四階累積量對高斯色噪聲不敏感特性,首次構(gòu)建了基于累積量-四元數(shù)的雙基地EES-MIMO雷達數(shù)據(jù)模型,克服了色噪聲的影響。然后采用累積量切片工具對模型進行數(shù)學處理,有效減小了算法計算量。與傳統(tǒng)高斯色噪聲背景下目標參數(shù)估計算法相比,所提算法計算量小且無需配對,拓展了四元數(shù)理論在以高斯色噪聲為背景的雙基地EES-MIMO雷達目標參數(shù)估計領(lǐng)域的應用。第五,針對未知非高斯噪聲背景下雙基地EES-MIMO雷達參數(shù)估計問題,提出了兩種算法:1)基于協(xié)方差差分的降維MUSIC算法(CD-RMUSIC)。該算法利用差分思想將協(xié)方差形式未知的未知噪聲“消除”,進而消除了背景噪聲對目標參數(shù)估計的影響,同時克服了傳統(tǒng)參數(shù)估計算法面臨未知非高斯噪聲時算法性能失效的缺點。2)針對相干信源的未知非高斯噪聲背景下雙基地EES-MIMO雷達角度估計問題,提出了空間差分平滑降維MUSIC算法(SDS-RMUSIC),首先對原始四元數(shù)協(xié)方差矩陣進行前后向空間平滑處理,通過共軛變換求得空間差分平滑矩陣,消除未知非高斯噪聲的影響,有效進行秩的恢復,解決了相干信源問題,無需對原始協(xié)方差矩陣進行多次估計,有效地降低了特征分解過程計算量。同時,采用降維MUSIC算法,角度估計精度高且可自動配對。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN958
【圖文】：

MIMO 雷達與目標研究有很多，Sam檢測性能分析，驗統(tǒng)，研究了收發(fā)分模型基礎(chǔ)上，對參rankin 界的統(tǒng)計 M低于 10dB。文獻然比檢測器性能分r[63]等人設計了 G文獻[64]研究了 G檢測方法和性能分O 雷達動目標檢測

IMO 雷達的研究打下了基礎(chǔ)�；� MIMO 雷達的工作原理及基本構(gòu)成基地 MIMO 雷達系統(tǒng)構(gòu)成基地 MIMO 雷達系統(tǒng)配置方式靈活，滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場需要，已大量投入到空制導體系中，它提升了新型防空制導體系對復雜電磁環(huán)境的適應性能、的定位性能以及對反輻射導彈的抵抗能力。p p

經(jīng)M 路匹配濾波后，進行后續(xù)參數(shù)測量。1, , N圖 2.2 雙基地 MIMO 雷達信號處理結(jié)構(gòu)圖2.2 雙基地 MIMO 雷達布站和工作模式雙基地MIMO雷達的構(gòu)造模型有若干種，文獻[190]利用距離-角度耦合特性，將復雜的雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，降低了目標檢測的計算量。雙基地雷達在布置陣列時有多種構(gòu)造模式，本文列舉四種現(xiàn)階段比較典型的容易實現(xiàn)的配置，如表 2.1所示。14

【參考文獻】

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1 劉立;張衡陽;毛玉泉;孫樂;鄭博;;變換域通信系統(tǒng)抗干擾編碼幅度譜成型算法[J];西安交通大學學報;2017年02期

2 朱蘭香;單澤彪;單澤濤;王振;柳奇凡;石要武;;基于SVD-TLS的EES-MIMO雷達電磁環(huán)境感知算法[J];吉林大學學報(信息科學版);2015年03期

3 何帥寧;胡劍浩;吳廷勇;;影響四階累積量二維切片估計性能的參數(shù)研究[J];信號處理;2014年06期

4 李新波;孫海欣;李曉青;趙洋;梁亮;房小朋;;基于四元數(shù)MUSIC算法的聲矢量傳感器陣列二維波達角估計[J];吉林大學學報(工學版);2014年05期

5 李軍;劉娜;劉紅明;孫穎;何子述;;一種基于Walsh矩陣的正交多相碼設計方法[J];電波科學學報;2013年03期

6 何光進;程錦房;張煒;李楠;;基于四元數(shù)的聲壓振速聯(lián)合方位估計算法[J];武漢理工大學學報(交通科學與工程版);2012年04期

7 李建峰;張小飛;汪飛;;基于四元數(shù)的Root-MUSIC的雙基地MIMO雷達中角度估計算法[J];電子與信息學報;2012年02期

8 何光進;程錦房;許杰;李楠;張煒;;基于EMD與三階累積量的水聲瞬態(tài)信號檢測[J];艦船科學技術(shù);2012年01期

9 吳躍波;楊景曙;王江;;雙基地MIMO雷達目標跟蹤性能分析[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2011年12期

10 吳躍波;鄭志東;楊景曙;;一種新的雙基地MIMO雷達收發(fā)角和多普勒頻率聯(lián)合估計方法[J];電子與信息學報;2011年08期

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1 張煒;程錦房;許杰;;單矢量水聽器四階累積量對角切片MUSIC算法仿真[A];2012'中國西部聲學學術(shù)交流會論文集(Ⅰ)[C];2012年

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1 關(guān)濟實;沖擊噪聲背景下EES-MIMO雷達信號處理理論與方法研究[D];吉林大學;2017年

2 段翔;雙基地MIMO雷達信號處理與算法研究[D];電子科技大學;2017年

3 朱艷萍;MIMO雷達的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學;2013年

4 朱蘭香;基于電磁環(huán)境感知的MIMO雷達信號處理的理論與方法研究[D];吉林大學;2013年

5 李麗;基于FRFT的雙基地MIMO雷達目標參數(shù)估計[D];大連理工大學;2013年

6 陳浩文;MIMO雷達陣列目標參數(shù)估計與系統(tǒng)設計研究[D];國防科學技術(shù)大學;2012年

7 張永順;MIMO雙基地雷達目標參數(shù)測量方法研究[D];西安電子科技大學;2011年

8 張娟;MIMO雷達信號檢測與參數(shù)估計算法研究[D];西安電子科技大學;2009年

9 許紅波;MIMO雷達DOA估計算法研究[D];國防科學技術(shù)大學;2009年

10 何茜;MIMO雷達檢測與估計理論研究[D];電子科技大學;2010年

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1 張震;基于四元數(shù)理論的雙基地ULA-MIMO雷達目標參數(shù)估計方法研究[D];吉林大學;2014年

2 鄧麗飛;EES-MIMO雷達DOA估計算法研究[D];吉林大學;2014年

3 晁文蘭;基于電磁環(huán)境感知的MIMO雷達波形設計[D];吉林大學;2014年

4 劉周;雙基地MIMO雷達實驗系統(tǒng)校正與目標檢測實驗研究[D];電子科技大學;2014年

5 王翔;雙基地MIMO雷達信號處理及陣列設計技術(shù)研究[D];南京理工大學;2014年

6 鐘原;雙基地MIMO雷達的角度估計方法研究[D];南京理工大學;2014年

7 王靜;基于高階累積量與稀疏約束的DOA估計方法[D];電子科技大學;2013年

8 陸達;MIMO雷達參數(shù)估計與STAP研究[D];南京航空航天大學;2012年

9 王亮;MIMO雷達的波達方向估計[D];吉林大學;2011年

10 趙曉艷;直接序列擴頻信號的盲檢測和參數(shù)估計方法[D];北京郵電大學;2008年

本文編號：2773585