MUSIC算法在無源測向技術(shù)中的研究.pdf

1、在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中,由于傳統(tǒng)有源雷達(dá)很容易被敵方偵察和截獲,同時雷達(dá)本身也易于被敵方探測定位。因此提高雷達(dá)的生存能力已成為戰(zhàn)爭防御的首要問題,無源雷達(dá)探測技術(shù)的研究和發(fā)展在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中便尤為重要。而在無源探測技術(shù)中,無源測向是一種極其重要的手段。目前在無源測向技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的就是唯方位法,也稱之為波達(dá)方向估計(jì)。波達(dá)方向估計(jì)是無源測向系統(tǒng)的核心,是無源測向技術(shù)的重要組成部分。
　　 本文首先介紹無源測向技術(shù)的研究背景和意義,進(jìn)一步介

2、紹無源測向技術(shù)中的空間譜估計(jì)技術(shù)的研究現(xiàn)狀,并介紹了傳統(tǒng)波達(dá)方向估計(jì)算法中的延遲.相加算法和Capon最小方差法,分別對它們的性能進(jìn)行分析并加以比較。由于傳統(tǒng)波達(dá)方向估計(jì)算法分辨率低,無法分辨屬于同一波束空間內(nèi)的多個信號,因此進(jìn)一步研究了空間譜估計(jì)技術(shù)的高分辨率MUSIC(Multiple Signal Classification)算法和求根-MUSIC算法,并對它們的性能進(jìn)行仿真比較。針對傳統(tǒng)MUSIC算法存在計(jì)算復(fù)雜度高、在色噪聲

3、環(huán)境中估計(jì)性能急驟下降和對相干信源失效等問題,論文重點(diǎn)研究了一種在色噪聲環(huán)境中的快速波達(dá)方向估計(jì)算法和對修正MUSIC算法的改進(jìn)。傳統(tǒng)MUSIC算法需要對接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解,在陣元多和采樣拍數(shù)較多的情況下,計(jì)算復(fù)雜度高,且無法消除色噪聲的影響。本文研究的快速波達(dá)方向估計(jì)算法不僅能夠消除色噪聲對接收數(shù)據(jù)的影響,而且還減小了計(jì)算復(fù)雜度,更加有利于實(shí)時處理。針對傳統(tǒng)MUSIC算法無法估計(jì)相干信號波達(dá)方向的問題,首先研究了基于空

4、間平滑算法的MUSIC算法,但此類方法損失了陣列孔徑,估計(jì)性能不是很理想,因此又進(jìn)一步研究了修正MUSIC算法和對修正MUSIC算法協(xié)方差矩陣奇異值分解解相干的算法。本文針對這兩種算法的缺點(diǎn)提出修正MUSIC算法的實(shí)值奇異值分解方法,該方法首先對修正后的協(xié)方差矩陣進(jìn)行實(shí)值變換,然后進(jìn)行奇異值分解,之后重構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣,也就是解相干后的協(xié)方差矩陣,最后利用該矩陣進(jìn)行波達(dá)方向估計(jì)。本文對修正MUSIC算法改進(jìn)后,不僅能夠估計(jì)出空間相互獨(dú)

5、立信號的波達(dá)方向,還能估計(jì)出空間相干信號的波達(dá)方向。此外本文還對基于前向/后向空間平滑算法、前后向空間平滑算法的MUSIC算法和修正MUSIC算法進(jìn)行仿真,同時對這些算法的估計(jì)性能進(jìn)行詳細(xì)的分析。仿真結(jié)果表明,信噪比越高,陣元數(shù)越多,MUSIC算法的估計(jì)效果越好;求根-MUSIC算法避免了空間譜搜索,減少了計(jì)算量,而且在低信噪比情況下估計(jì)性能優(yōu)于MUSIC算法;前/后向空間平滑算法和修正MUSIC算法不僅能夠估計(jì)出相互獨(dú)立的空間信號波達(dá)