基于稀疏重構(gòu)的電子偵察技術(shù)研究.pdf

1、電子偵察是電子對抗的一個重要領(lǐng)域，也是作戰(zhàn)、指揮以及決策的基礎(chǔ)。在平時電子偵察可以用來收集情報，而在戰(zhàn)時則可以為已方提供支援。隨著現(xiàn)代電磁環(huán)境的日益復雜，傳統(tǒng)模擬體制的偵察接收機已很難適應時代的需求，數(shù)字偵察接收機成為了電子偵察技術(shù)發(fā)展的必然選擇。數(shù)字偵察接收機中信號處理算法的好壞直接決定了其性能，因此，尋求有效的偵察信號處理方法已經(jīng)成為了電子偵察中的重要研究課題。近年來，稀疏重構(gòu)和壓縮感知理論成為了信號處理領(lǐng)域的研究熱點，利用信號的稀

2、疏性，以少量的觀測數(shù)據(jù)就可以對信號實現(xiàn)重構(gòu)。為了提高截獲概率，偵察接收機往往要覆蓋全空域和全頻段，而某一時刻偵收到的信號在空域或頻域是稀疏的，因此將稀疏重構(gòu)和壓縮感知理論應用到電子偵察領(lǐng)域進行偵察信號處理具有廣闊的發(fā)展前景。
　　本論文旨在研究基于稀疏重構(gòu)的電子偵察技術(shù)，主要包括多窄帶信號的高精度測頻方法，高分辨陣列測向方法，頻率和角度聯(lián)合估計方法以及基于信號截獲樣本的偵察處理方法等內(nèi)容。論文圍繞國家“973”計劃課題“×××××

3、××××××技術(shù)基礎(chǔ)研究”和國家“863”計劃課題“××××××技術(shù)”等項目的研究，全文的主要研究內(nèi)容可以概括為以下幾個部分:
　　第一部分研究了電子偵察中的頻率估計問題，分析了基于多相濾波結(jié)構(gòu)的信道化測頻方法和基于子空間分解的測頻方法，并做了仿真驗證。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于稀疏重構(gòu)的窄帶信號頻率估計方法。在預先估計出的頻率附近建立冗余字典，有效地降低了字典的長度和稀疏分解的運算量，并將頻率預估計的結(jié)果應用到每次的迭代過程中，

4、以便于更好地尋找最佳匹配原子和更新殘差向量。仿真表明，該方法能夠達到較高的估計精度，且在低信噪比條件下也具有較為穩(wěn)健的性能。
　　第二部分研究了電子偵察中信號到達角度估計問題，提出了一種信源數(shù)未知條件下的DOA估計算法，該方法擴展了陣列孔徑，能夠利用較少的陣元個數(shù)同時估計多個信源的DOA，仿真表明算法具有較高的估計精度和分辨力，對信噪比要求也不高。對稀疏重構(gòu)應用于DOA估計的合理性進行了分析，建立了基于稀疏重構(gòu)的DOA估計算法模型

5、，并做了仿真驗證。針對LFM信號的DOA估計問題，利用FRFT對LFM信號的能量聚集特性，提出了基于FRF域稀疏重構(gòu)的DOA估計算法，采用分維構(gòu)建冗余字典的方式，有效地降低了字典的長度和稀疏重構(gòu)的運算量。
　　第三部研究了電子偵察中頻率和角度聯(lián)合估計問題，提出了一種基于稀疏重構(gòu)的頻率和方位角聯(lián)合估計方法，在空間頻率域建立稀疏重構(gòu)模型，再通過空域濾波，F(xiàn)FT實現(xiàn)頻率和方位角的配對。針對頻率和二維DOA聯(lián)合估計問題（方位角和俯仰角），

6、文中又將上述方法進行了推廣，提出了一種基于稀疏重構(gòu)的寬頻段二維DOA估計算法，利用方位向和俯仰向空間頻率的定義分維進行處理，再根據(jù)FFT輸出的信號頻率和空域濾波輸出數(shù)據(jù)的相關(guān)性進行配對處理。針對有限陣元情況下的頻率和方位角聯(lián)合估計問題，提出了一種基于嵌套陣列的寬頻段DOA估計算法，算法有效地擴展了陣列孔徑，不僅節(jié)約陣元數(shù)量，還提高了方位角的估計精度與分辨力，且采用了稀疏重構(gòu)的方法進行配對處理，與基于空域濾波的配對算法相比，避免了矩陣求逆