子阵级宽带空间谱估计方法研究

论文摘要

相控阵系统是空间谱估计测向技术的一个重要的应用领域。大型相控阵系统中,阵列常常包含有数千个阵元,此时一般采用子阵结构,只能得到子阵的数字输出。随着宽带信号在雷达系统中的应用越来越多,宽带空间谱估计测向技术越来越受到重视。基于日臻完善的窄带空间谱估计技术,提出了许多有效的宽带测向方法,但它们绝大多数都需要已知所有阵元的输出,即为基于阵元级的方法。各种阵元级测向方法不再适用于相控阵雷达的子阵结构,故本文研究子阵级宽带空间谱估计算法。首先,针对窄带测向方法,研究了带宽对测向结果的影响,即频率-角度模糊问题。同时研究了子阵级非相干信号子空间法（ISSMSL）,该方法可以减小频率扩散对空间谱估计的影响,但计算量很大。其次,本文研究了子阵级相干信号子空间法（CSSTSL）和子阵级加权平均子空间法（WAVESSL）,这两种方法测向性能很好,测向精度与窄带信号测向精度相当。但是其缺陷是需要角度预估计,预估计会影响测向性能。接着,本文研究基于子阵延迟的宽带测向方法,即子阵级延迟网络的方法（STPSL）和基于子阵级延迟线的方法（STDSL）。STPSL方法是基于空时二维采样的方法,其子阵输出端有延迟网络。STDSL方法是基于延迟线的方法,这两种方法可以很好的降低带宽对测向的影响,且不需要角度预估计。然后基于解析方法和遗传方法研究两种子阵级加权网络,使子阵方向图得到优化,从而使测向性能得到改进。最后,研究了I/Q通道误差和滤波器误差对子阵级ADBF和STAP的影响。对所提出的各种方法进行了模拟仿真,并进行了分析比较,结果表明所提出的算法是有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.3 论文结构安排
• 第2章 空间谱估计原理
• 2.1 引言
• 2.2 宽带信号源模型
• 2.2.1 宽带信号定义
• 2.2.2 宽带信号模型
• 2.3 子阵级模型
• 2.3.1 子阵级阵列模型
• 2.3.2 子阵级简化阵列流形
• 2.4 方向估计性能参数
• 2.4.1 标准差
• 2.4.2 分辨概率
• 2.5 基于窄带处理方法
• 2.5.1 算法原理
• 2.5.2 算法实现
• 2.6 仿真结果及分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 子阵级宽带空间谱估计方法
• 3.1 引言
• 3.2 子阵级宽带空间谱估计方法
• SL）'>3.2.1 非相干信号子空间方法（ISSM_SL）
• SL）'>3.2.2 子阵级相干信号子空间方法（CSST_SL）
• SL）'>3.2.3 子阵级信号子空间加权平均法（WAVES_SL）
• 3.3 仿真结果及分析
• SL 空间谱估计算法'>3.3.1 ISSM_SL 空间谱估计算法
• SL 空间谱估计方法'>3.3.2 CSST_SL 空间谱估计方法
• 3.3.3 角度预估计对测向的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于子阵延迟的宽带空间谱估计方法
• 4.1 引言
• 4.2 基于子阵延迟网络的方法
• 4.2.1 算法的原理
• 4.2.2 算法实现
• 4.3 基于延迟线的方法
• 4.3.1 算法原理
• 4.3.2 算法实现
• 4.4 仿真结果和分析
• 4.4.1 基于子阵延迟网络方法
• 4.4.2 基于延迟线的方法
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于子阵加权网络优化的空间谱估计方法
• 5.1 引言
• 5.2 构造子阵加权网络
• 5.2.1 基于理想子阵方向图构造加权网络
• 5.2.2 基于遗传方法构造加权网络
• 5.3 仿真结果及分析
• 5.3.1 子阵方向图
• 5.3.2 谱估计结果
• 5.3.3 分辨概率
• 5.3.4 测向精度
• 5.4 本章小结
• 第6章 阵列误差对子阵级ADBF 和STAP 的影响
• 6.1 引言
• 6.2 阵列误差分析
• 6.2.1 有IQ 误差时阵列接收宽带信号模型
• 6.2.2 有滤波器误差存在时阵列接收宽带信号模型
• 6.2.3 子阵级误差到阵元级误差的转换
• 6.3 阵列误差对子阵级ADBF 和STAP 的影响
• 6.3.1 阵列误差对子阵级ADBF 的影响
• 6.3.2 阵列误差对子阵级STAP 的影响
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢