天地波雷達(dá)陣列校準(zhǔn)及超分辨測角研究.pdf

1、天地波高頻雷達(dá)由于其獨(dú)特的傳播模式,可以對本國所屬海洋區(qū)域進(jìn)行超遠(yuǎn)距離的探測和監(jiān)控,可以提供較早的預(yù)警時(shí)間,也可以對空中與海面的交通進(jìn)行監(jiān)視與管理,具有重要的國防、政治、軍事、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是該雷達(dá)體制較新,現(xiàn)今可查的文獻(xiàn)資料相對較少。
　　本文針對天地波雷達(dá)的陣列校準(zhǔn)技術(shù)和單次快拍下的超分辨算法進(jìn)行研究。
　　本文主要對岸基接收的天地波雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行研究,分析了天地波高頻雷達(dá)的研究現(xiàn)狀,畫出了天地波高頻雷達(dá)的工作方式示意圖。對

2、天地波高頻雷達(dá)采用的線性調(diào)頻連續(xù)波信號的處理過程進(jìn)行詳細(xì)的推導(dǎo),得出了距離-多普勒二維聯(lián)合處理的信號處理步驟,再加上自適應(yīng)波束形成,構(gòu)成了典型的距離-多普勒-方位聯(lián)合處理流程。并簡要分析了這樣的處理流程得到的單次快拍在后續(xù)的超分辨算法中存在的統(tǒng)計(jì)性差的問題。
　　在陣列校準(zhǔn)部分描述了理想陣列信號的數(shù)學(xué)模型以及幅相誤差模型。簡要的介紹了有源校準(zhǔn)和自校準(zhǔn)的優(yōu)缺點(diǎn),并對兩種經(jīng)典的自校準(zhǔn)算法以及待比較的FFT算法的原理進(jìn)行介紹。之后運(yùn)用蒙

3、特卡洛仿真的方法,比較了Toeplitz算法、最小二乘(LS)擬合法以及FFT法的性能。對比指標(biāo)選取為校準(zhǔn)后進(jìn)行DOA估計(jì)的偏差均值和均方根誤差以及校準(zhǔn)后的相位誤差的殘差。仿真結(jié)果表明三種算法在相位誤差較小的情況下差別不大,而FFT算法在大相位誤差的情況下性能比 LS算法和Toeplitz算法更優(yōu)異。在大相位誤差情況下信噪比的改善對校準(zhǔn)算法影響很小。最終得到FFT算法魯棒性更高的結(jié)論。
　　對于天地波高頻雷達(dá)超分辨算法的研究,首先

4、對經(jīng)典MUSIC算法以及降維MUSIC算法進(jìn)行了闡述,點(diǎn)出了單次快拍下協(xié)方差矩陣估計(jì)統(tǒng)計(jì)性差的問題。緊接著仿真結(jié)果顯示了降維MUSIC算法在噪聲子空間估計(jì)方面有很大的優(yōu)勢,估計(jì)出的噪聲子空間與信號導(dǎo)向矢量正交性較好。并提出了兩種可能的改進(jìn)方法:時(shí)域數(shù)據(jù)重疊分段法;取多普勒周邊算法。經(jīng)過蒙特卡洛仿真分析,最終得到了一種較優(yōu)的聯(lián)合方法,即時(shí)域數(shù)據(jù)重疊分段加降維 MUSIC聯(lián)合方法。仿真結(jié)果表明這種聯(lián)合方法確實(shí)能兼具兩種算法的優(yōu)點(diǎn),在信噪比低