分布式多舰载高频地波雷达测角性能研究

摘要

分布式多舰载高频地波雷达是由多个具有一定排列方式的舰载雷达平台构成的一种新体制的对海探测系统，具有机动性高、雷达系统资源配置灵活、测角性能好、相互协作性强等优点。相比其它体制的雷达平台，它的系统更复杂且信号处理的难度也更大，存在诸多关键技术需要解决，尤其是跨平台的相参信号处理，因此本文研究的重点是利用虚拟插值变换对各接收载舰进行阵列重构和信号重构，具体为首先通过阵列重构将各接收子阵映射为虚拟大阵列，然后通过信号重构将各子阵接收数据重构为虚拟数据，最后对虚拟数据利用传统波达方向估计算法进行处理并得到目标的方位估计。
　　虚拟插值变换能够将结构任意或时变的阵列重构为虚拟阵列，重构之后会使得接收数据的信噪比发生衰减，因此虚拟阵列结构的选择需要考虑使得信噪比衰减尽可能小，且对应的虚拟数据易于后续算法处理，通常将中点时刻的物理阵列结构或虚拟均匀线阵做为虚拟阵列的结构。影响虚拟阵列设计的主要因素有插值宽度、虚拟阵列结构等，插值宽度影响着物理阵列到虚拟阵列的插值精确性，虚拟阵列结构影响着信噪比的衰减。通过仿真实验对静止阵列和时变阵列的重构误差进行分析，并利用基于虚拟插值的DOA估计算法进行目标方位分辨，将基于虚拟插值的空间平滑MUSIC算法放弃色噪声的预白化，并通过增加空间平滑子阵数的方法压缩噪声基底以减弱色噪声的影响。
　　对分布式多舰载雷达系统的动态几何关系进行推导，得到了发射载舰、目标和接收载舰的距离和与速度和的关系。研究了分布式多舰载雷达系统的双基地角的变化和载舰运动对一阶海杂波谱展宽的影响，将二阶海杂波和大气噪声作为空间色噪声处理，并用迭代法构建了空间色噪声模型。在动态几何关系的基础上，对目标处于分布式阵列的同一距离多普勒单元时系统需要满足的距离条件和速度条件进行推导。建立不同情形下的分布式多舰载雷达的接收信号模型，并在一阶海杂波和空间色噪声的干扰下，对处于同一距离多普勒单元的目标利用基于虚拟插值的空间平滑MUSIC算法进行方位分辨，并与单子阵分辨的结果做了对比，得出在低信噪比下基于虚拟插值的分布式多舰载雷达具有更好的DOA估计性能。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 高频地波超视距雷达国内外研究现状

1.3 基于虚拟插值的阵列重构技术研究概述

1.4 课题主要研究内容及结构安排

第2章 阵列信号处理的基本理论

2.1 阵列接收信号的数学模型

2.2 数字波束形成技术

2.3 波达方向(DOA)估计算法

2.4 本章小结

第3章 基于虚拟插值的分布式阵列重构及DOA估计

3.1 虚拟插值变换的原理及性能分析

3.2 时变阵列虚拟插值变换的原理及性能分析

3.3 基于虚拟插值的分布式阵列的DOA估计

3.4 基于预估计虚拟插值的分布式阵列DOA估计

3.5 本章小结

第4章 分布式多舰载高频地波雷达目标方位估计

4.1 分布式多舰载雷达系统数学模型建立

4.2 分布式多舰载雷达目标检测的背景环境

4.3 分布式多舰载雷达信号联合处理条件

4.4 基于虚拟插值的分布式多舰载雷达DOA估计

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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