二維超分辨測向算法理論及應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、為了提高被動探測器的角度分辨力，使其具有對同時到達的多部雷達信號的處理能力，本課題圍繞二維超分辨測向算法理論及其在被動探測器中的應(yīng)用展開研究。主要研究工程應(yīng)用中急需解決的信源數(shù)估計問題、實際系統(tǒng)中陣列誤差校正問題和算法的快速實現(xiàn)問題，針對每個問題進行深入細致的探討，并提出了相應(yīng)的解決方法，進行了軟硬件方案的設(shè)計和實現(xiàn)，最后在實際系統(tǒng)中驗證了所提算法的有效性，進行了相關(guān)指標的測試。 在信源數(shù)估計方面，根據(jù)實際系統(tǒng)中的噪聲為各陣元之

2、間相關(guān)色噪聲這一特點，分別提出了基于協(xié)方差矩陣對角加載的信源數(shù)估計方法和基于改進K—均值聚類算法的信源數(shù)估計方法。前一種方法通過對角加載，改善了色噪聲導致的特征值發(fā)散，然后利用信息論準則估計信源數(shù)；后一種方法根據(jù)信號特征值與噪聲特征值的差異，合理的構(gòu)造判別準則，然后利用K—均值聚類的思想將噪聲特征值和信號特征值劃分成兩類。兩種方法都可應(yīng)用于色噪聲背景下的信源數(shù)估計，其估計性能優(yōu)于蓋爾圓盤法，通過計算機仿真實驗和實測數(shù)據(jù)實驗驗證了算法的有

3、效性。 在陣列誤差校正方面，針對實際系統(tǒng)中對測向性能影響較大的通道幅度和相位不一致性誤差，提出了陣列天線通道不一致性校正的輔加陣元法，該方法通過在陣列天線附近設(shè)置一個輔加陣元，獲取通道幅度和相位不一致性誤差的估計，然后對接收數(shù)據(jù)進行校正。針對系統(tǒng)中存在的陣元位置誤差，提出了基于遺傳算法的陣元位置誤差校正方法，該方法需要在遠場設(shè)置一個位置不需要精確已知的輔助信源，經(jīng)過遺傳算法的優(yōu)化獲取陣元位置誤差和信源位置的聯(lián)合估計，校正算法可以

4、離線完成，從而不占用算法的運算時間。 在二維DOA(Direction of arrival-DOA)估計的快速實現(xiàn)方面，提出了基于多級維納濾波器的二維DOA估計快速算法，利用多級維納濾波器的前向遞推獲得接收數(shù)據(jù)的信號子空間和噪聲子空間，從而有效的降低了特征分解的計算量。為了降低二維DOA估計中譜峰搜索的運算量，提出了利用大小步長實現(xiàn)角度搜索的方法，該方法首先選用較大搜索步長確定DOA的粗略估計值，然后在此估計值附近區(qū)域內(nèi)采用小

5、步長進行精搜索，獲得DOA的精確估計值，采用該方法可以大大降低二維DOA估計時譜峰搜索的運算量。 在測向處理器方案設(shè)計及實現(xiàn)方面，根據(jù)MUSIC(Multiple Signal Classification-MUSIC)算法運算中數(shù)據(jù)動態(tài)范圍大、精度要求高的特點和算法實時性的要求，采用四片ADI公司高性能浮點DSP TS101S并行實現(xiàn)MUSIC算法。在實際系統(tǒng)中進行了實驗，驗證了本文所提算法的有效性，并對測向處理器的相關(guān)指標