基于任意形状平面阵列的超分辨测向技术研究

摘要

利用空间谱估计理论，对外来目标信号进行超分辨测向将会成为近代电子战中必不可少的技术手段之一。随着微处理器技术的发展，DSP芯片的运算速度在不断提高，超分辨测向的实时性将会成为现实，特别是MUSIC算法的实时实现更是对这一领域的发展有着重要的现实意义。 在舰船这样的实际环境中，由于其空间上的限制，往往对测向天线阵的布阵形状要求较严，形状选择的合理与否将直接影响测向精度、测向带宽及测向频谱的范围。本文研究了适合舰载的任意形状平面阵列进行超分辨二维测向的通用算法，通过大量的计算机仿真分析了不同因素对测向性能的影响。同时，针对实际环境中普遍存在的相干源，本文将虚拟阵列变换技术应用于任意形状平面阵列中实现了对相干源的超分辨一维测向，计算机仿真结果证明了该方法的有效性。为了实现对相干信号俯仰角和方位角的联合估计，本文利用了一种基于双平行线阵的二维波达方向估计算法。 根据仿真结果，本文研制了一套超分辨测向实验系统，包括以DSP+FPGA为核心的信号处理部分、模拟信源输入接口部分、实际前端信源输入接口部分、后端接口部分、仿真结果终端显示部分。利用嵌入MATLAB语言的VB语言编写了模拟信号数据输入界面和测向结果输出界面，并通过PC机的串口完成数据的传输，通过DSP的串口将测得的方位角和俯仰角传送给后端的定位系统。文中对系统的软硬件设计、软硬件调试、独立系统的形成等都做了较详细的论述，软硬件的调试结果验证了方案的可行性，并提出可改进意见及方向。在方位角360°、俯仰角90°范围内可同时对多个信源测向，测向误差不超过2°，测向分辨率可达到3°，覆盖频域为25～300MHz。该系统技术指标基本上达到了设计要求，如果将该测向系统配置上接收机即可为舰载超分辨测向提供一个硬件实现平台。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

第2章测向算法分析与仿真

2.1阵列测向的数学模型

2.2随机数建模与信号源数估计

2.3基于任意形状平面阵列的二维波达方向估计

2.4对相干信号源的测向

2.5影响超分辨测向性能的因素及校正

2.6本章小结

第3章测向系统的硬件实现

第4章测向系统的软件实现

第5章测向系统调试及性能分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录