侦察阵列接收机数字波束形成和测向方法研究及其工程实现

摘要

本文针对稀布阵DOA估计中存在的角度模糊问题，结合虚拟阵元的基本理论，从理论和仿真实验两个方面对虚拟阵元解模糊的可行性进行了分析，并最终得出虚拟阵元不能解角度模糊的结论。论文还结合某实际机载电子侦察阵列接收机项目，研究了数字多波束技术和高分辨DOA估计技术的工程实现。在这一部分，首先介绍了该信号处理系统的算法方案和硬件平台的总体框架，测向采用多重信号分类算法，对强弱信号通过构造陷零投影矩阵提高弱信号的估计精度，对相干信号采用空间平滑技术进行解相干处理。在获得期望信号来向的基础上，项目选用基于LCMV的抗干扰自适应波束形成算法，增强期望信号并抑制干扰。然后论文给出了信号处理板的总体设计，最后详细介绍了信号处理板基于FPGA的逻辑设计，FPGA和DSP的联合设计，以及板间LVDS高速数据传输技术等。本论文以高速信号处理硬件平台为依托，使高分辨DOA估计算法和数字多波束算法由理论研究走向工程实现，具有重要的实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究现状

1.2.1波束形成和测向算法的研究现状

1.2.2电子侦察系统的研究现状

1.3论文主要内容

第二章阵列信号DOA估计与波束形成基本算法

2.1阵列信号模型

2.2 DOA估计技术

2.2.1 MUSIC测向算法

2.2.2 Capon测向算法

2.2.3强弱信号测向算法

2.2.4相干信号测向算法

2.3数字波束形成技术

2.3.1数字波束形成基本原理

2.3.2普通波束形成技术

2.3.3自适应波束形成技术准则

2.3.4基于LCMV算法的抗干扰波束形成

2.3.5基于采样矩阵求逆算法的抗干扰波束形成

2.3.6抗干扰的自适应波束形成算法仿真

2.4本章小结

第三章虚拟阵元不能解模糊的理论和仿真分析

3.1虚拟阵元算法

3.1.1基于最小二乘估计的虚拟阵元算法

3.1.2基于线性预测的虚拟阵元算法

3.1.3虚拟阵列变换法

3.2虚拟阵元不能解模糊的理论和仿真分析

3.2.1阵列信号的测向模糊问题

3.2.2虚拟阵元不能解模糊的理论分析

3.2.3仿真实验及性能分析

3.3本章小结

第四章侦察阵列接收机信号处理系统的工程实现

4.1侦察阵列接收机系统的算法方案和硬件平台的总体框架

4.1.1侦察阵列接收机信号处理系统的算法方案

4.1.2侦察阵列接收机系统硬件平台的总体框架

4.2信号处理板总体设计

4.3信号处理板基于FPGA的算法编程和状态控制

4.3.1信号处理板FPGA程序设计

4.3.2 FPGA协同DSP完成测向、波束形成的工程实现

4.3.3 FPGA系统时钟设计和不同时钟域间的数据同步问题

4.4板间LVDS高速数据传输技术

4.5本章小结

结束语

致谢

参考文献

硕士期间撰写的学术论文、参加的科研项目