本文關(guān)鍵詞：分布式多艦載高頻地波雷達(dá)測角性能研究

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【摘要】：分布式多艦載高頻地波雷達(dá)是由多個具有一定排列方式的艦載雷達(dá)平臺構(gòu)成的一種新體制的對海探測系統(tǒng),具有機動性高、雷達(dá)系統(tǒng)資源配置靈活、測角性能好、相互協(xié)作性強等優(yōu)點。相比其它體制的雷達(dá)平臺,它的系統(tǒng)更復(fù)雜且信號處理的難度也更大,存在諸多關(guān)鍵技術(shù)需要解決,尤其是跨平臺的相參信號處理,因此本文研究的重點是利用虛擬插值變換對各接收載艦進(jìn)行陣列重構(gòu)和信號重構(gòu),具體為首先通過陣列重構(gòu)將各接收子陣映射為虛擬大陣列,然后通過信號重構(gòu)將各子陣接收數(shù)據(jù)重構(gòu)為虛擬數(shù)據(jù),最后對虛擬數(shù)據(jù)利用傳統(tǒng)波達(dá)方向估計算法進(jìn)行處理并得到目標(biāo)的方位估計。虛擬插值變換能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)任意或時變的陣列重構(gòu)為虛擬陣列,重構(gòu)之后會使得接收數(shù)據(jù)的信噪比發(fā)生衰減,因此虛擬陣列結(jié)構(gòu)的選擇需要考慮使得信噪比衰減盡可能小,且對應(yīng)的虛擬數(shù)據(jù)易于后續(xù)算法處理,通常將中點時刻的物理陣列結(jié)構(gòu)或虛擬均勻線陣做為虛擬陣列的結(jié)構(gòu)。影響虛擬陣列設(shè)計的主要因素有插值寬度、虛擬陣列結(jié)構(gòu)等,插值寬度影響著物理陣列到虛擬陣列的插值精確性,虛擬陣列結(jié)構(gòu)影響著信噪比的衰減。通過仿真實驗對靜止陣列和時變陣列的重構(gòu)誤差進(jìn)行分析,并利用基于虛擬插值的DOA估計算法進(jìn)行目標(biāo)方位分辨,將基于虛擬插值的空間平滑MUSIC算法放棄色噪聲的預(yù)白化,并通過增加空間平滑子陣數(shù)的方法壓縮噪聲基底以減弱色噪聲的影響。對分布式多艦載雷達(dá)系統(tǒng)的動態(tài)幾何關(guān)系進(jìn)行推導(dǎo),得到了發(fā)射載艦、目標(biāo)和接收載艦的距離和與速度和的關(guān)系。研究了分布式多艦載雷達(dá)系統(tǒng)的雙基地角的變化和載艦運動對一階海雜波譜展寬的影響,將二階海雜波和大氣噪聲作為空間色噪聲處理,并用迭代法構(gòu)建了空間色噪聲模型。在動態(tài)幾何關(guān)系的基礎(chǔ)上,對目標(biāo)處于分布式陣列的同一距離多普勒單元時系統(tǒng)需要滿足的距離條件和速度條件進(jìn)行推導(dǎo)。建立不同情形下的分布式多艦載雷達(dá)的接收信號模型,并在一階海雜波和空間色噪聲的干擾下,對處于同一距離多普勒單元的目標(biāo)利用基于虛擬插值的空間平滑MUSIC算法進(jìn)行方位分辨,并與單子陣分辨的結(jié)果做了對比,得出在低信噪比下基于虛擬插值的分布式多艦載雷達(dá)具有更好的DOA估計性能。
【關(guān)鍵詞】：分布式多艦載高頻地波雷達(dá) 虛擬插值變換 陣列重構(gòu) 信號重構(gòu) DOA估計
【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】：2016
【分類號】：TN953.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 高頻地波超視距雷達(dá)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外高頻地波雷達(dá)的發(fā)展10-11
• 1.2.2 國內(nèi)高頻地波雷達(dá)的發(fā)展11-12
• 1.3 基于虛擬插值的陣列重構(gòu)技術(shù)研究概述12-13
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排13-14
• 第2章 陣列信號處理的基本理論14-28
• 2.1 陣列接收信號的數(shù)學(xué)模型14-16
• 2.1.1 窄帶信號14
• 2.1.2 相關(guān)信號14-15
• 2.1.3 陣列接收信號描述15-16
• 2.2 數(shù)字波束形成技術(shù)16-23
• 2.2.1 陣列方向圖16-17
• 2.2.2 空間匹配濾波器17
• 2.2.3 統(tǒng)計最優(yōu)波束形成17-21
• 2.2.4 兩種常見的波束形成器21-23
• 2.3 波達(dá)方向(DOA)估計算法23-27
• 2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)MUSIC算法23-25
• 2.3.3 空間平滑MUSIC算法25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 基于虛擬插值的分布式陣列重構(gòu)及DOA估計28-47
• 3.1 虛擬插值變換的原理及性能分析28-35
• 3.1.1 基于虛擬插值的陣列重構(gòu)過程28-32
• 3.1.2 基于虛擬插值的信號重構(gòu)過程32-33
• 3.1.3 重構(gòu)前后的信噪比衰減分析33-35
• 3.2 時變陣列虛擬插值變換的原理及性能分析35-39
• 3.2.1 時變陣列的數(shù)學(xué)模型35-36
• 3.2.2 時變陣列虛擬插值變換過程36-39
• 3.3 基于虛擬插值的分布式陣列的DOA估計39-44
• 3.3.1 基于虛擬插值的Capon波束形成器39
• 3.3.2 基于虛擬插值的MUSIC算法39-40
• 3.3.3 基于虛擬插值的空間平滑MUSIC算法40-41
• 3.3.4 仿真實驗及結(jié)果分析41-44
• 3.4 基于預(yù)估計虛擬插值的分布式陣列DOA估計44-46
• 3.4.1 預(yù)估計的虛擬插值過程44-45
• 3.4.2 仿真實驗及結(jié)果分析45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 分布式多艦載高頻地波雷達(dá)目標(biāo)方位估計47-68
• 4.1 分布式多艦載雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立47-51
• 4.1.1 系統(tǒng)布局與工作原理47-48
• 4.1.2 動態(tài)幾何關(guān)系48-51
• 4.2 分布式多艦載雷達(dá)目標(biāo)檢測的背景環(huán)境51-55
• 4.2.1 一階海雜波51-53
• 4.2.2 二階海雜波和大氣噪聲53-55
• 4.3 分布式多艦載雷達(dá)信號聯(lián)合處理條件55-58
• 4.3.1 目標(biāo)處于同一距離分辨單元的條件55-56
• 4.3.2 目標(biāo)處于同一多普勒分辨單元的條件56-58
• 4.4 基于虛擬插值的分布式多艦載雷達(dá)DOA估計58-66
• 4.4.1 同一距離多普勒單元中目標(biāo)與一階海雜波的方位特性59
• 4.4.2 同一基線的分布式多艦載雷達(dá)信號模型描述59-63
• 4.4.3 不同基線同一方向分布式多艦載雷達(dá)信號模型描述63-65
• 4.4.4 不同基線不同方向分布式多艦載雷達(dá)信號模型描述65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果73-75
• 致謝75

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本文編號：884277