二維超分辨測(cè)向算法理論及應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、為了提高被動(dòng)探測(cè)器的角度分辨力，使其具有對(duì)同時(shí)到達(dá)的多部雷達(dá)信號(hào)的處理能力，本課題圍繞二維超分辨測(cè)向算法理論及其在被動(dòng)探測(cè)器中的應(yīng)用展開研究。主要研究工程應(yīng)用中急需解決的信源數(shù)估計(jì)問題、實(shí)際系統(tǒng)中陣列誤差校正問題和算法的快速實(shí)現(xiàn)問題，針對(duì)每個(gè)問題進(jìn)行深入細(xì)致的探討，并提出了相應(yīng)的解決方法，進(jìn)行了軟硬件方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，最后在實(shí)際系統(tǒng)中驗(yàn)證了所提算法的有效性，進(jìn)行了相關(guān)指標(biāo)的測(cè)試。 在信源數(shù)估計(jì)方面，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)中的噪聲為各陣元之

2、間相關(guān)色噪聲這一特點(diǎn)，分別提出了基于協(xié)方差矩陣對(duì)角加載的信源數(shù)估計(jì)方法和基于改進(jìn)K—均值聚類算法的信源數(shù)估計(jì)方法。前一種方法通過對(duì)角加載，改善了色噪聲導(dǎo)致的特征值發(fā)散，然后利用信息論準(zhǔn)則估計(jì)信源數(shù)；后一種方法根據(jù)信號(hào)特征值與噪聲特征值的差異，合理的構(gòu)造判別準(zhǔn)則，然后利用K—均值聚類的思想將噪聲特征值和信號(hào)特征值劃分成兩類。兩種方法都可應(yīng)用于色噪聲背景下的信源數(shù)估計(jì)，其估計(jì)性能優(yōu)于蓋爾圓盤法，通過計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有

3、效性。 在陣列誤差校正方面，針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中對(duì)測(cè)向性能影響較大的通道幅度和相位不一致性誤差，提出了陣列天線通道不一致性校正的輔加陣元法，該方法通過在陣列天線附近設(shè)置一個(gè)輔加陣元，獲取通道幅度和相位不一致性誤差的估計(jì)，然后對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。針對(duì)系統(tǒng)中存在的陣元位置誤差，提出了基于遺傳算法的陣元位置誤差校正方法，該方法需要在遠(yuǎn)場(chǎng)設(shè)置一個(gè)位置不需要精確已知的輔助信源，經(jīng)過遺傳算法的優(yōu)化獲取陣元位置誤差和信源位置的聯(lián)合估計(jì)，校正算法可以

4、離線完成，從而不占用算法的運(yùn)算時(shí)間。 在二維DOA(Direction of arrival-DOA)估計(jì)的快速實(shí)現(xiàn)方面，提出了基于多級(jí)維納濾波器的二維DOA估計(jì)快速算法，利用多級(jí)維納濾波器的前向遞推獲得接收數(shù)據(jù)的信號(hào)子空間和噪聲子空間，從而有效的降低了特征分解的計(jì)算量。為了降低二維DOA估計(jì)中譜峰搜索的運(yùn)算量，提出了利用大小步長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)角度搜索的方法，該方法首先選用較大搜索步長(zhǎng)確定DOA的粗略估計(jì)值，然后在此估計(jì)值附近區(qū)域內(nèi)采用小

5、步長(zhǎng)進(jìn)行精搜索，獲得DOA的精確估計(jì)值，采用該方法可以大大降低二維DOA估計(jì)時(shí)譜峰搜索的運(yùn)算量。 在測(cè)向處理器方案設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方面，根據(jù)MUSIC(Multiple Signal Classification-MUSIC)算法運(yùn)算中數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍大、精度要求高的特點(diǎn)和算法實(shí)時(shí)性的要求，采用四片ADI公司高性能浮點(diǎn)DSP TS101S并行實(shí)現(xiàn)MUSIC算法。在實(shí)際系統(tǒng)中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文所提算法的有效性，并對(duì)測(cè)向處理器的相關(guān)指標(biāo)