用Bragg峰展宽谱标定复杂环境下天线阵列的方法研究

摘要

在舰载超视距雷达(OTHR)中，实际阵列复杂的背景环境使得天线阵列对于来自空间不同方位的方向响应产生畸变，从而使以多重信号分类(MUSIC)算法为代表的一类超分辨算法性能严重下降。因此，为了保证阵列系统具有良好的空间源分辨性能，必须对阵列误差响应进行校正。载舰平台运动时一阶Bragg峰展宽谱内速度单元对应某一方位上的一阶海杂波，因此可以把其作为该方向上的标定源。本文就是在利用一阶海杂波展宽谱作为标定源提取阵列方向响应误差的基础上，研究海杂波标定源的非理想性问题，同时提出改善海杂波非理想性使之在复杂环境下更好标定的方法。本文首先分析了阵列方向响应误差的产生原因及影响，并根据课题研究的本质建立了舰载OTHR近端散射背景下方向响应函数模型，为后文的研究打下了基础。其次分析了舰载OTHR一阶海杂波谱展宽机理以及利用海杂波信号作为标定源的可行性，并建立了一阶海杂波标定源的数学模型。接下来着重讨论了海杂波作为标定源的非理想特性，其中详细的分析了海杂波非点源性、低信噪比特性和幅度扰动特性产生的原因。本文在分析了阵列方向响应误差对展宽谱的影响，并给出了用海杂波进行标定提取天线方向响应误差的方法前提下，重点研究了利用非理想信号源海杂波作为标定源对阵列信号校正的影响。通过仿真分别从考察阵元间相对方向响应误差系数及考察方向性函数两方面入手，研究了海杂波标定源非点源性和低信噪比特性对提取阵列方向响应误差的影响。最后针对海杂波标定源的非理想点源性提出了增加积累调频周期数、增大载舰运动速度和增大积累快拍数的改善方法，针对海杂波低信噪比特性提出选取多个距离门信号分别校正取平均的处理方法。大量仿真实验证明，这些改善方法可以使海杂波标定源在复杂环境下的阵列天线标定中有效地使用。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究状况综述

1.2.1 阵列模型误差问题目前研究状况

1.2.2 海杂波标定原目前研究状况

1.3 课题研究的主要内容

1.4 本文的结构安排

第2章 阵列方向响应误差的产生及影响

2.1 阵列天线方向响应误差的产生

2.2 近端散射背景下方向响应函数模型的建立

2.3 天线方向响应误差对阵列信号处理的影响

2.4 阵列天线方向响应误差的校正方法

2.5 本章小结

第3章 海杂波标定源基础及非理想性分析

3.1 一阶海杂波谱展宽机理

3.1.1 高频段海杂波反射特性

3.1.2 舰载条件下一阶海浪回波展宽机理

3.2 海杂波标定源模型建立

3.2.1 海杂波信号形式分析

3.2.2 舰载条件下海杂波统计特性

3.3 海杂波标定源非理想性分析

3.3.1 海杂波非理想点源性

3.3.2 海杂波低信噪比特性

3.3.3 海杂波幅度扰动

3.4 本章小结

第4章 海杂波标定源非理想性的影响

4.1 用海杂波标定天线方向响应误差的方法

4.1.1 天线方向响应误差对展宽谱的影响

4.1.2 阵元间方向响应误差提取的基本方法

4.2 海杂波标定源非点源性对标定的影响

4.2.1 待测阵元和参考阵元相对方向响应误差系数

4.2.2 阵列合成后的方向性函数

4.3 海杂波标定源低信噪比特性对标定的影响

4.3.1 待测阵元和参考阵元相对方向响应误差系数

4.3.2 阵列合成后的方向性函数

4.4 本章小结

第5章 改善方法研究及仿真结果分析

5.1 海杂波标定源非点源性的改善方法研究及仿真分析

5.1.1 改善海杂波标定源非点源性

5.1.2 仿真结果分析

5.2 海杂波标定源低信噪比性的改善方法及仿真分析

5.2.1 改善海杂波标定源低信噪比特性

5.2.2 仿真结果分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢