發(fā)布時間：2021-08-21 17:15

　　多輸入多輸出（MIMO）雷達是當(dāng)前雷達領(lǐng)域的研究熱點,相較于傳統(tǒng)的相控陣?yán)走_,它擁有更大的虛擬孔徑和更好的參數(shù)估計精度。波束形成技術(shù)是陣列信號處理中的重要研究方向之一,由于MIMO雷達系統(tǒng)的收發(fā)端采用陣列天線排布,波束形成技術(shù)已成為MIMO雷達的一個重要研究內(nèi)容。在傳統(tǒng)的MIMO雷達波束形成算法中,陣列大多采用均勻線陣（ULA）配置,然而,均勻線陣所產(chǎn)生的虛擬陣元數(shù)目有限,近年來新興的非均勻線陣（NLA）在實際應(yīng)用中有著更加重要的意義。NLA可以產(chǎn)生更多的虛擬陣元,形成更大的虛擬孔徑,在相同數(shù)目的物理陣元數(shù)時,NLA能夠提供更高的波束分辨力以及更多的目標(biāo)識別數(shù)目。NLA的種類有很多,本文重點研究互質(zhì)陣列與嵌套陣列。本文將NLA引入MIMO雷達的陣型配置之中,建立了相應(yīng)的信號模型,并在此基礎(chǔ)上對NLA下的MIMO雷達穩(wěn)健波束形成算法展開了深入研究。本文的創(chuàng)新性研究工作如下:首先,在分析了陣列信號處理中已有的穩(wěn)健Capon波束形成算法基礎(chǔ)上,在陣元配置時引入NLA,實現(xiàn)了兩種具有多干擾抑制能力的高分辨波束形成算法----互質(zhì)陣列穩(wěn)健波束形成算法和嵌套陣列穩(wěn)健波束形成算法。仿真實驗表明,相較... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

互質(zhì)陣列模型

第2章基礎(chǔ)知識15套陣所用到的實際物理陣元數(shù)為1KiiNN，所形成的空間自由度為213121112311232112{(1)1(1)(1)(1)...[(...1)(...1)]}1211KKKKKKijKijiDOFNNNNNNNNNNNNNNNNNN…(2.18)二級嵌套陣列：上一小節(jié)所提的差分合集的概念存在陣列空洞，所以便有互質(zhì)定理的提出來選取其中較長的連續(xù)部分為實際工程所用。同理從上述K級嵌套陣的空間自由度可以看出，一個K級嵌套陣當(dāng)K2時所等效得到的虛擬孔徑并非一個連續(xù)的序列，存在許多空洞，而在一種特殊情況下即當(dāng)K2時的所得到的二級嵌套陣便可以解決這個問題，文本的所有有關(guān)嵌套陣的仿真實驗便都是基于二級嵌套陣進行的。遵循嵌套陣定義，二級嵌套陣便是由兩個均勻線陣嵌套而成，分別稱為內(nèi)層陣列與外層陣列，內(nèi)層均勻線陣的陣元數(shù)為1N，陣元間距為1d，外層均勻線陣的陣元數(shù)為2N，陣元間距為211d(N1)d，則一個物理陣元數(shù)為12NN的二級嵌套陣列如圖2.2所示。圖2.2二級嵌套陣列模型其陣元位置為112Smd,m1,2,...,NUn(N1)d,n1,2,...,N……….……(2.19)其等效產(chǎn)生的虛擬陣元遍歷2121[(N(N1)1),N(N1)1]內(nèi)的所有整數(shù)，所以其空間自由度為221DOF2N(N1)1……………………….……(2.20)即虛擬陣元數(shù)由12NNN提升至212N(N1)1，有效提升了虛擬孔徑。由于N、1N和2N的值決定了得到的空間自由度的大小，若要得到最大的空間自由度，

第3章基于非均勻線陣的波束形成算法21第3章基于非均勻線陣的波束形成算法波束形成是陣列信號處理技術(shù)中的一個核心研究內(nèi)容，考慮實際環(huán)境中模型失配出現(xiàn)角度誤差等情況，后來又提出了穩(wěn)健波束形成算法。但是，傳統(tǒng)波束形成算法中的陣列大都采用均勻線陣配置，文獻[85]將互質(zhì)陣列引入傳統(tǒng)波束形成算法，并用仿真實驗證明了性能的提高。本章在上述文章的基礎(chǔ)上，進一步將互質(zhì)陣列與嵌套陣列引入穩(wěn)健波束形成算法之中，通過非均勻陣列的使用顯著提高波束形成算法的分辨力。本章首先介紹了波束形成算法的原理，闡述了最佳權(quán)矢量的求解方法，分析了經(jīng)典自適應(yīng)波束形成算法——MVDR，以及一種穩(wěn)健波束形成算法——穩(wěn)健Capon方法，而后，分別將互質(zhì)陣列與嵌套陣列引入其中，從而實現(xiàn)了兩種高性能的陣列信號波束形成算法，最后通過MATLAB仿真實驗，驗證了本章所提出的基于NLA的算法較傳統(tǒng)基于ULA的算法性能明顯提升。3.1自適應(yīng)波束形成及其穩(wěn)健算法3.1.1波束形成原理在天線陣列中，若將各物理傳感器的輸出直接相干疊加，則陣列的總輸出就會有限，因為只有垂直于傳感器平面方向的信號才可以進行同相疊加。如果用相控陣天線法便可以解決上述問題，即如果給每一個陣元都選取一個適當(dāng)?shù)募訖?quán)項來彌補信號傳輸時延，便可以在整個空間中進行波束掃描，且只在期望方向上使陣元輸出同相疊加，在其他方向上響應(yīng)較小，這就是常規(guī)波束形成算法的原理。圖3.1波束形成算法結(jié)構(gòu)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于雙頻互質(zhì)陣列的DOA估計方法[J]. 陳川,郭勇,賈勇.  計算機應(yīng)用研究. 2017(05)
[2]基于張量分解的互質(zhì)陣MIMO雷達目標(biāo)多參數(shù)估計方法[J]. 樊勁宇,顧紅,蘇衛(wèi)民,陳金立.  電子與信息學(xué)報. 2015(04)
[3]穩(wěn)健的二級嵌套陣列自適應(yīng)波束形成算法[J]. 楊杰,廖桂生,李軍.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報. 2015(06)
[4]一種新的雙基地MIMO雷達快速多目標(biāo)定位算法[J]. 程院兵,顧紅,蘇衛(wèi)民.  電子與信息學(xué)報. 2012(02)

碩士論文
[1]快速穩(wěn)健的自適應(yīng)波束形成算法研究[D]. 鄧欣.西安電子科技大學(xué) 2007



本文編號：3356014