用于大型阵列降维的自适应波束形成算法研究

摘要

如今大型相控阵雷达阵元的规模越来越大，如果直接在阵元级进行阵列信号处理不仅硬件成本高、工程上难以实现，而且计算量大导致算法收敛速度慢，因此通常采取降维技术。但是如何进行子阵划分才能减少其对阵列雷达性能的影响一直是个难题。同时子阵的结构也会影响阵列信号处理算法的性能，因此需要研究子阵级的阵列信号处理技术。 本文针对以上问题，结合离散量子粒子群算法对非均匀子阵划分技术进行了研究，并对基于子阵级波束形成的跟踪测角方法进行了分析与改进。现将本文的主要研究内容归纳如下： 1.本文从阵列降维和阵列信号处理基础理论出发。建立了阵列信号模型，介绍了子阵划分和波束形成等基本概念，并分析了出现栅瓣和栅零点现象的原因，研究了子阵级自适应波束形成技术。归纳总结了跟踪测角方法，为本文后续研究基于子阵级波束形成的跟踪测角方法奠定了基础； 2.结合离散量子粒子群算法对非均匀子阵划分技术进行研究。以主副比和波束宽度为适应度函数，对子阵划分方案进行优化。由于直接在面阵上进行优化会存在划分子阵种类多且不规则的问题，从而导致工程实现复杂，对此本文提出了改进的基于离散量子粒子群算法的非均匀子阵划分方法。采用改进的方法，划分的子阵种类更少且更加规则，更有利于工程实现； 3.对基于子阵级波束形成的跟踪测角方法进行了深入的研究。针对两级加权的单脉冲四通道和差测角算法复杂度高的缺点，提出了一种用于抗主瓣干扰的降维子阵比相跟踪测角方法。经仿真对比验证，所提方法能够抑制主瓣干扰，具有良好的跟踪测向性能，并且算法实现简单。

目录

第一个书签之前

绪论

研究背景及意义

国内外研究现状

阵列信号处理

阵列降维

子阵级自适应波束形成技术

论文内容及安排

阵列降维和阵列信号处理基础理论

引言

阵列信号模型

均匀线阵信号模型

平面阵列信号模型

阵列降维基础理论

子阵划分的基本方法

子阵划分的数学表示方法

子阵划分产生的问题

自适应阵列信号处理理论

波束形成原理

降维自适应处理

子阵级自适应波束形成原理

跟踪测角方法

和差测角方法

干涉仪测角方法

本章小结

基于离散量子粒子群算法的非均匀子阵划分技术

引言

粒子群算法简介

基本粒子群算法

量子粒子群算法

离散量子粒子群算法

基于离散量子粒子群算法的非均匀子阵划分技术

利用离散量子粒子群算法对平面阵进行子阵划分

仿真结果与分析

改进的基于离散量子粒子群算法的非均匀子阵划分技术

利用离散量子粒子群算法对线阵进行非均匀子阵划分

改进的非均匀子阵划分算法步骤

仿真结果与分析

本章小结

基于子阵级波束形成的跟踪测角方法

引言

子阵级自适应单脉冲四通道和差测角方法

子阵级的四通道单脉冲信号模型

两级子阵级自适应单脉冲

一种用于抗主瓣干扰的的降维子阵比相跟踪测角方法

子阵划分

子阵级自适应波束形成

比相跟踪测角

角度模糊分析

仿真实验与性能分析

本章小结

总结和展望

总结

展望

参考文献

致谢

基本情况

教育背景

攻读硕士学位期间的研究成果

申请（授权）专利

参与科研项目及获奖