陣列天線自適應(yīng)單脈沖測角技術(shù)研究.pdf

1、單脈沖測角技術(shù)因其具有精確的角度測量特點，被廣泛地應(yīng)用在探測、制導(dǎo)以及電子對抗等多個場合。針對傳統(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)能對空域干擾信號進(jìn)行有效地抑制，本文將兩種技術(shù)結(jié)合起來，針對旁瓣干擾、主瓣干擾，并行計算以及寬帶信號下的角度估計等幾個方面，對自適應(yīng)單脈沖測角技術(shù)進(jìn)行了研究。本文主要工作如下:
　　 1、針對自適應(yīng)單脈沖測角中存在的旁瓣干擾問題，將子陣自適應(yīng)波束形成的概念引入單脈沖角

2、度估計中，提出了子陣自適應(yīng)單脈沖方法。方法中，子陣中的每個單元天線后面接一個移相器，移相器的移相量由波束指向來控制，從而避免子陣間距大于半波長而造成的柵瓣現(xiàn)象。之后，采用正交投影算法對子陣級輸出信號進(jìn)行處理，通過估計子陣接收信號的協(xié)方差矩陣，進(jìn)而估計信號子空間，完成自適應(yīng)和、差波束權(quán)重系數(shù)的計算。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合下，該算法能夠有效地完成干擾抑制，并實現(xiàn)目標(biāo)角度的準(zhǔn)確估計。

3、r>　　 2、旁瓣對消結(jié)構(gòu)下的自適應(yīng)單脈沖算法對角度指向誤差敏感，從而造成差波束零點漂移，目標(biāo)角度估計精度下降。針對這一問題，提出了基于輔助通道子空間投影的自適應(yīng)單脈沖算法。該算法采用旁瓣對消器結(jié)構(gòu)，針對輔助通道期望信號泄露而造成主輔通道期望信號相消的問題，計算輔助通道輸入信號的協(xié)方差矩陣，并對其進(jìn)行特征值分解。由于輔助通道上，干擾信號的功率遠(yuǎn)強于泄露的期望信號和噪聲信號的功率，所以我們可以通過特征值的大小取得干擾信號子空間，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)，沒有泄露的期望信號和噪聲信號的貢獻(xiàn)，所以對來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，提高了角度估計精度。
　　 3、針對主瓣干擾下自適應(yīng)單脈沖比畸變的問題，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波方向信息，并且

5、傳統(tǒng)的基于子空間正交原理的來波方向估計方法算法運算量大。我們提出的方法將基于多級維納濾波(MSWF)的快速子空間計算方法、子空間距離準(zhǔn)則下的信源數(shù)目估計方法、基于子空間正交原理的來波方向估計方法、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，無須估計陣列接收信號協(xié)方差矩陣，無須特征值分解，無須預(yù)先知道信號源數(shù)目精確，無須精確已知主瓣干擾來波方向，就能快速地構(gòu)造阻塞矩陣，并實現(xiàn)自適應(yīng)單脈沖算法，完成目標(biāo)角度的估計。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因為主瓣干擾發(fā)生畸變，可以保證單脈沖角度估計。
　　 4、針對大規(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，對差波束施加單脈沖比斜率約束和零點約束。此舉保證了無論外界環(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)而保證角度估計精度。接

7、下來，針對上述方法的最優(yōu)解可以通過迭代的方式得到，并且最優(yōu)解的計算過程主要涉及對向量和矩陣操作的特點，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性能。此外，并行算法能夠更容易在分布式計算環(huán)境用硬件實現(xiàn)。仿真實驗表明，本文提出的方法能夠抑制來自和波束主瓣和旁瓣的干擾，同時保證單脈沖測角精度。
　　 5、針對寬帶自適應(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和干擾信號來波方向、測角誤差受先驗信