本文選題：數(shù)據(jù)鏈　切入點：陣列抗干擾　出處：《南京航空航天大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：航空武器數(shù)據(jù)鏈是用于航空武器目標信息修正、協(xié)同控制的專用數(shù)據(jù)鏈,是提高航空武器對時敏目標打擊能力的關鍵裝備,也是在信息化條件下的體系對抗中取得戰(zhàn)術優(yōu)勢的關鍵一環(huán)。航空武器數(shù)據(jù)鏈的工作過程是一個逐漸遠離己方平臺、接近敵方平臺的過程,傳統(tǒng)抗干擾措施在面對信號捕獲速度達到微秒級、干擾等效輻射功率達到兆瓦級,可以實施精確壓制的新一代干擾平臺時,都將難以取得滿意成效。陣列抗干擾技術通過對在空間按一定方式排列的天線陣列所接收的信號進行特定處理,在期望信號方向形成高增益主瓣,增強有用信號能量,在干擾方向形成零陷,抑制干擾信號和噪聲,用于航空武器數(shù)據(jù)鏈可以大大提高抗干擾能力。由于使用環(huán)境的特殊性,陣列抗干擾技術應用于航空武器數(shù)據(jù)鏈需要充分結(jié)合航空武器數(shù)據(jù)鏈自身特點解決特定陣列形式和信號特性下的波達方向(Direction of Arrival,DOA)估計問題,高動態(tài)條件下對誤差不敏感的穩(wěn)健自適應波束形成問題以及適應于航空武器平臺有限運算能力的算法簡化問題。本文針對以上問題進行了深入研究,主要內(nèi)容與創(chuàng)新點如下:1)針對非均勻線陣下非圓(Non-Circular,NC)信號DOA估計中需進行角度和非圓相位二維搜索的高復雜度問題,提出了降維NC-Capon、降維NC-MUSIC和降維NC-PM算法。所提出的降維算法利用非圓特性擴展陣列孔徑,角度估計性能優(yōu)于傳統(tǒng)算法。同時算法只需進行一維搜索,具有低的復雜度,且角度估計性能非常接近于二維譜峰搜索算法。推導了非均勻線陣下非圓信號DOA估計的克拉美-羅下界(CRB),為算法理論分析提供了強有力的支撐。另外,將廣義ESPRIT與非圓特性結(jié)合起來,提出了非均勻線陣下非圓信號的廣義ESPRIT方法來估計DOA,推導了非均勻線陣下的基于頻譜搜索NC-GESPRIT和求根NC-GESPRIT的DOA估計算法。所提出的NC-GESPRIT方法比GESPRIT方法有更好的角度估計性能,且在無需知道非圓相位信息的情況下也能很好地估計DOA。2)研究了非均勻L型陣列二維DOA估計問題�？紤]到非均勻L型陣列進行二維DOA估計時需要角度二維搜索,提出了級聯(lián)MUSIC、級聯(lián)Capon和級聯(lián)PM三種DOA估計算法。所提出級聯(lián)算法采用級聯(lián)的一維搜索實現(xiàn)二維DOA的聯(lián)合估計,能避免二維搜索中高復雜度問題,計算復雜度大大降低,且性能接近于二維估計算法。同時算法能實現(xiàn)二維角度自動配對。3)研究了雙平行線陣二維非圓DOA估計問題,推導了雙平行線陣下基于NC-ESPRIT的二維DOA估計算法和基于NC-PM算法的二維DOA估計算法。二維NC-ESPRIT和二維NC-PM算法充分利用了信號的非圓特性,角度估計性能分別優(yōu)于傳統(tǒng)的ESPRIT算法和PM算法。提出了雙平行陣列下一種基于NC-PARAFAC的非圓信號二維DOA估計算法,該算法利用信號的非圓特性擴展平行因子模型,使用三線性分解方法得到方向矩陣的估計值,進而得到自動配對的仰角和方位角。該算法角度估計性能好于ESPRIT算法、PM算法、PARAFAC算法。4)最后研究了基于廣義特征空間的穩(wěn)健自適應波束形成問題,針對航空武器數(shù)據(jù)鏈應用中,期望信號功率較強,并且由于航空武器平臺的高動態(tài)運動特性和工程研制中的陣列誤差等原因,導致存在期望信號指向誤差、零陷指向誤差、天線旁瓣較高等問題,將幅度加權技術引入期望信號和干擾子空間,提出了一種新型的基于特征空間的穩(wěn)健LCMV自適應波束形成算法,然后將零陷加寬技術引入基于特征空間的穩(wěn)健LCMV自適應波束形成算法,研究了錐化后的數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣特征空間分解方法,提出了具有寬零陷特性的穩(wěn)健波束形成算法,且具備較好的穩(wěn)健性、收斂速度和低旁瓣特性。
[Abstract]:Aviation weapon data link is used in aviation weapon target information correction, special data cooperative control chain, is the key equipment to improve aviation weapon time sensitive targets strike capability, a key to get a tactical advantage is also under conditions of informatization system. The working process of air combat weapon data link is a gradually away from one's own platform. The process of approaching enemy platform, traditional anti interference measures in the face of signal acquisition speed reaches microsecond, interference of equivalent radiated power reaches megawatt, a new generation of interference suppression platform can accurately, it will be hard to obtain satisfactory results. The anti-jamming array technology for special treatment by the received signals of the antenna array in space according to a certain arrangement, the formation of high gain main lobe in the direction of the desired signal, enhance the useful signal energy, nulling in the direction of interference, interference suppression and signal The noise for airborne weapon data link can greatly improve the anti-interference ability. Because of the particularity of the environment in aviation weapon data link needs to be fully combined with the aviation weapon data link characteristics to solve specific form of array and signal characteristics of the wave direction of the application of anti jamming Technology (Direction of Arrival, DOA array) estimation problem, simplify the problem robust adaptive beamforming under high dynamic condition of error is not sensitive to the problems and adapt to the formation of aviation weapon platform limited computing algorithm. In this paper, the thorough research in view of the above question, the main contents and innovations are as follows: 1) for non uniform linear array of non-circular (Non-Circular, NC) for angle estimation of DOA signal and the non circular phase two-dimensional search complexity was proposed for dimensionality reduction of NC-Capon, NC-MUSIC and NC-PM reduced dimensionality reduction algorithm. The proposed dimensionality reduction algorithm using non circular features Extend the array aperture, the angle estimation performance is better than the traditional algorithm. The algorithm only needs one dimension search, has low complexity, and the angle estimation performance is very close to the 2-D spectrum search algorithm was deduced. Non uniform linear array non-circular signal DOA estimation Cramer Rao bound (CRB), provides a strong the support for the theoretical analysis of algorithm. In addition, the generalized ESPRIT combined with non circular characteristics, put forward the nonhomogeneous generalized ESPRIT method of circular array signal to estimate DOA, deduced the non uniform linear array spectrum NC-GESPRIT and NC-GESPRIT search for the root DOA estimation algorithm based on NC-GESPRIT. The proposed method has the better performance of angle estimation than the GESPRIT method, and without the need to know the non-circular phase information under the condition of well estimated DOA.2) studies the problem of non-uniform L array DOA estimation. Considering the inhomogeneous type L array The column need to estimate the 2-D DOA angle two-dimensional search, proposed cascade MUSIC, cascade Capon and cascaded PM three DOA estimation algorithm. The proposed algorithm uses the cascade cascade of one-dimensional search for joint estimation of 2D DOA, can avoid the high complexity problem in two-dimensional search, the computational complexity is greatly reduced, and the performance is close to two at the same time estimation algorithm. The algorithm can achieve automatically paired two-dimensional angle.3) of two parallel linear estimation problem of two dimensional array of non circular DOA, are two parallel linear arrays based on two-dimensional DOA estimation algorithm and NC-ESPRIT estimation based on two-dimensional DOA algorithm NC-PM algorithm. The 2D NC-ESPRIT and 2D NC-PM algorithm makes full use of the non-circular property the angle estimation performance, are better than the traditional ESPRIT algorithm and PM algorithm. This paper proposes a double parallel array based on noncircular signals of two-dimensional DOA estimation algorithm for NC-PARAFAC, the Farley. Extended parallel factor model with noncircular signals, using three linear decomposition method to get the estimation of direction matrix, then get the automatic matching of elevation and azimuth angle estimation. The algorithm is better than ESPRIT algorithm, PM algorithm, PARAFAC algorithm,.4) at the end of the formation of the robust beamformer based on generalized feature space. According to the aviation weapon data link application, the desired signal power is strong, and because of the high dynamic performance and engineering development of aviation weapon platform in the array error and other reasons, leading to the existence of the desired signal pointing error, null pointing error, the antenna sidelobe problem of higher amplitude weighting technique into the desired signal and the interference subspace. We put forward a new algorithm of robust LCMV adaptive beamforming based on feature space, then the null broadening technique into robust LCMV based on feature space Adaptive beamforming algorithm is studied, and the eigenspace decomposition method of cone covariance matrix is studied. A robust beamforming algorithm with wide nulling feature is proposed, which has better robustness, convergence speed and low sidelobe characteristics.

【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：E926;TN911.7

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本文編號：1621146