低角跟蹤問題一直是雷達(dá)探測領(lǐng)域的經(jīng)典難題。由于地球曲率和地形遮擋的影響,雷達(dá)探測低空目標(biāo)時的有效距離下降。且雷達(dá)對低空目標(biāo)進(jìn)行跟蹤時,會受到多徑效應(yīng)的影響。多徑信號的存在使雷達(dá)仰角測量的性能無法滿足實(shí)際指標(biāo)要求,嚴(yán)重時甚至?xí)估走_(dá)失去跟蹤目標(biāo)的能力。如何克服多徑信號帶來的測角誤差是解決低角跟蹤難題的關(guān)鍵所在。陣列超分辨技術(shù)由于其較高的波達(dá)方向(Direction of Arrival,DOA)估計精度而受到廣泛的研究和討論,它也被用來解決低角跟蹤問題。本文緊密結(jié)合陣列雷達(dá)特點(diǎn),重點(diǎn)研究在低空領(lǐng)域下能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)仰角精確估計的陣列超分辨算法。首先,介紹多徑條件下的兩種幾何模型,給出兩種模型中的一些幾何關(guān)系。并對多徑反射中鏡面反射機(jī)理和漫反射機(jī)理進(jìn)行研究,分析影響反射系數(shù)的幾個重要因素。其次,介紹幾種常見陣列超分辨算法,包括多重信號分類(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法和能夠?qū)崿F(xiàn)解相干的空間平滑算法及最大似然算法,仿真分析并比較了它們的測角性能,闡述了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。然后,在多徑信號模型基礎(chǔ)上,介紹廣義MUSIC算法及其改進(jìn)算法,通過仿真將兩種算法的測角性能進(jìn)行比較。同時總結(jié)并歸納了三種時空級聯(lián)最大似然算法,給出它們仰角估計的理論誤差結(jié)果,仿真分析了信噪比、目標(biāo)高度等因素對各自測角性能的影響。在陣列接收信號相同的情況下,三種算法依次把越來越多的先驗(yàn)信息應(yīng)用于測角過程,從而使測角性能不斷地提高,仿真也印證了這一結(jié)論。同時對其中的精確最大似然(Refined Maximum Likelihood,RML)算法進(jìn)行了更深入的研究,結(jié)合實(shí)際工程中RML算法可能遇到的問題,對RML算法進(jìn)行了一些優(yōu)化。最后,本文提出了一種基于波束空間的雷達(dá)低仰角估計算法,新算法在保證測角精度的前提下,極大地降低了運(yùn)算量,更加便于工程實(shí)現(xiàn),仿真驗(yàn)證了新算法的優(yōu)越性。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN953

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本文編號：2813494