陣列天線自適應(yīng)單脈沖測(cè)角技術(shù)研究.pdf

1、單脈沖測(cè)角技術(shù)因其具有精確的角度測(cè)量特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用在探測(cè)、制導(dǎo)以及電子對(duì)抗等多個(gè)場(chǎng)合。針對(duì)傳統(tǒng)單脈沖方法容易受到外界電磁干擾的影響，并且考慮到自適應(yīng)波束形成技術(shù)能對(duì)空域干擾信號(hào)進(jìn)行有效地抑制，本文將兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，針對(duì)旁瓣干擾、主瓣干擾，并行計(jì)算以及寬帶信號(hào)下的角度估計(jì)等幾個(gè)方面，對(duì)自適應(yīng)單脈沖測(cè)角技術(shù)進(jìn)行了研究。本文主要工作如下:
　　 1、針對(duì)自適應(yīng)單脈沖測(cè)角中存在的旁瓣干擾問(wèn)題，將子陣自適應(yīng)波束形成的概念引入單脈沖角

2、度估計(jì)中，提出了子陣自適應(yīng)單脈沖方法。方法中，子陣中的每個(gè)單元天線后面接一個(gè)移相器，移相器的移相量由波束指向來(lái)控制，從而避免子陣間距大于半波長(zhǎng)而造成的柵瓣現(xiàn)象。之后，采用正交投影算法對(duì)子陣級(jí)輸出信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)估計(jì)子陣接收信號(hào)的協(xié)方差矩陣，進(jìn)而估計(jì)信號(hào)子空間，完成自適應(yīng)和、差波束權(quán)重系數(shù)的計(jì)算。此類算法不受陣列劃分以及陣元排布方式的影響。仿真結(jié)果表明，在具有旁瓣干擾的場(chǎng)合下，該算法能夠有效地完成干擾抑制，并實(shí)現(xiàn)目標(biāo)角度的準(zhǔn)確估計(jì)。

3、r>　　 2、旁瓣對(duì)消結(jié)構(gòu)下的自適應(yīng)單脈沖算法對(duì)角度指向誤差敏感，從而造成差波束零點(diǎn)漂移，目標(biāo)角度估計(jì)精度下降。針對(duì)這一問(wèn)題，提出了基于輔助通道子空間投影的自適應(yīng)單脈沖算法。該算法采用旁瓣對(duì)消器結(jié)構(gòu)，針對(duì)輔助通道期望信號(hào)泄露而造成主輔通道期望信號(hào)相消的問(wèn)題，計(jì)算輔助通道輸入信號(hào)的協(xié)方差矩陣，并對(duì)其進(jìn)行特征值分解。由于輔助通道上，干擾信號(hào)的功率遠(yuǎn)強(qiáng)于泄露的期望信號(hào)和噪聲信號(hào)的功率，所以我們可以通過(guò)特征值的大小取得干擾信號(hào)子空間，并將舊的

4、權(quán)重系數(shù)向該子空間投影，得到新的和、差波束權(quán)重。新的權(quán)重系數(shù)只有干擾子空間的貢獻(xiàn)，沒(méi)有泄露的期望信號(hào)和噪聲信號(hào)的貢獻(xiàn)，所以對(duì)來(lái)波方向指向誤差不敏感。仿真結(jié)果表明，在存在指向誤差的情況下，該算法能夠保證單脈沖比不畸變，保證和波束輸出SINR不損失，提高了角度估計(jì)精度。
　　 3、針對(duì)主瓣干擾下自適應(yīng)單脈沖比畸變的問(wèn)題，提出了基于阻塞矩陣預(yù)處理的自適應(yīng)單脈沖算法。傳統(tǒng)的阻塞矩陣預(yù)處理方法需要精確地知道外界主瓣干擾的來(lái)波方向信息，并且

5、傳統(tǒng)的基于子空間正交原理的來(lái)波方向估計(jì)方法算法運(yùn)算量大。我們提出的方法將基于多級(jí)維納濾波(MSWF)的快速子空間計(jì)算方法、子空間距離準(zhǔn)則下的信源數(shù)目估計(jì)方法、基于子空間正交原理的來(lái)波方向估計(jì)方法、阻塞矩陣預(yù)處理方法、快速自適應(yīng)波束形成方法結(jié)合起來(lái)，無(wú)須估計(jì)陣列接收信號(hào)協(xié)方差矩陣，無(wú)須特征值分解，無(wú)須預(yù)先知道信號(hào)源數(shù)目精確，無(wú)須精確已知主瓣干擾來(lái)波方向，就能快速地構(gòu)造阻塞矩陣，并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)單脈沖算法，完成目標(biāo)角度的估計(jì)。仿真結(jié)果表明，該算

6、法能夠保證和、差波束方向圖以及單脈沖比曲線不會(huì)因?yàn)橹靼旮蓴_發(fā)生畸變，可以保證單脈沖角度估計(jì)。
　　 4、針對(duì)大規(guī)模陣列下，自適應(yīng)單脈沖算法數(shù)據(jù)量大，算法復(fù)雜度高的問(wèn)題，提出了基于分塊并行的自適應(yīng)單脈沖算法。該算法以線性約束最小方差準(zhǔn)則為核心，在和波束權(quán)重系數(shù)不施加額外約束的情況下，對(duì)差波束施加單脈沖比斜率約束和零點(diǎn)約束。此舉保證了無(wú)論外界環(huán)境中的干擾是主瓣干擾還是旁瓣干擾，算法都能保證單脈沖比的線性特性，進(jìn)而保證角度估計(jì)精度。接

7、下來(lái)，針對(duì)上述方法的最優(yōu)解可以通過(guò)迭代的方式得到，并且最優(yōu)解的計(jì)算過(guò)程主要涉及對(duì)向量和矩陣操作的特點(diǎn)，算法可以被進(jìn)行合理的分割，分割后的并行算法與分割前的方法具有相同的角度估計(jì)性能。此外，并行算法能夠更容易在分布式計(jì)算環(huán)境用硬件實(shí)現(xiàn)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，本文提出的方法能夠抑制來(lái)自和波束主瓣和旁瓣的干擾，同時(shí)保證單脈沖測(cè)角精度。
　　 5、針對(duì)寬帶自適應(yīng)波束形成中，傳統(tǒng)聚焦方法需要事先精確知道期望信號(hào)和干擾信號(hào)來(lái)波方向、測(cè)角誤差受先驗(yàn)信