米波相控陣?yán)走_(dá)超分辨測角技術(shù)研究.pdf

1、米波相控陣?yán)走_(dá)以其在反隱身、抗反輻射導(dǎo)彈上所具有的天然優(yōu)勢(shì)而成為反隱身技術(shù)的重要依托。米波雷達(dá)工作在VHF頻段(波長為1~10米),一般的吸波材料、涂層對(duì)其不起作用,具有反隱身的優(yōu)勢(shì),但也因?yàn)榇?米波雷達(dá)相較于相同孔徑的微波雷達(dá)而言,波束寬且易打地,仰角分辨力差,多徑效應(yīng)嚴(yán)重,目標(biāo)位置信息易遭到破壞。
　　本文以多徑下的俯仰角測量作為重點(diǎn)研究內(nèi)容,主要工作概括如下:
　　首先,建立相控陣測角模型,多徑反射模型,并重點(diǎn)分析了信

2、號(hào)極化方式、地面粗糙度、地面起伏、地球曲率對(duì)反射系數(shù)的影響。
　　第二,回顧經(jīng)典測角算法,其中最大值法實(shí)質(zhì)是多個(gè)空域?yàn)V波器分別對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行匹配處理,方法精度受限于掃描間隔。單脈沖測角算法使用兩個(gè)相鄰波束的幅度(相位)信息,僅需要單個(gè)脈沖就可以完成角度的測量,實(shí)時(shí)性強(qiáng)。
　　第二,回顧經(jīng)典測角算法,其中最大值法實(shí)質(zhì)是多個(gè)空域?yàn)V波器分別對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行匹配處理,方法精度受限于掃描間隔。單脈沖測角算法使用兩個(gè)相鄰波束的幅度(相位)

3、信息,僅需要單個(gè)脈沖就可以完成角度的測量,實(shí)時(shí)性強(qiáng)。通過仿真分析工程上使用兩波束半功率波束寬度位置相交的原因,得出對(duì)于單脈沖算法半功率點(diǎn)可以同時(shí)滿足測量精度和測角范圍的要求。單脈沖算法的分辨能力為一個(gè)波束寬度,只適用于單個(gè)目標(biāo),對(duì)于主瓣內(nèi)的兩個(gè)目標(biāo),測量值將是兩個(gè)實(shí)際目標(biāo)角度的加權(quán)重心值。
　　第三,介紹相干源數(shù)學(xué)模型,經(jīng)典超分辨算法MUSIC、ESPRIT原理。對(duì)于多徑下的強(qiáng)相干源,信號(hào)協(xié)方差矩陣出現(xiàn)秩虧損,上述兩種算法失效。因

4、此需要對(duì)信號(hào)協(xié)方差矩陣先進(jìn)行預(yù)處理使其秩恢復(fù),再使用超分辨算法來測角。針對(duì)解相干算法本文研究了空間平滑類:前向平滑、后向平滑、前后向平滑算法。矩陣重構(gòu)類算法:矩陣分解算法、修正的矩陣分解算法、基于空間平滑的矩陣分解算法。Toeplitz類算法:托普利茲近似方法。對(duì)這些算法能夠達(dá)到的測量精度、分辨能力及影響因素做了仿真,并對(duì)工程上使用時(shí)的參數(shù)選擇做了分析,結(jié)果表明基于空間平滑的矩陣分解算法計(jì)算量小,更適于工程應(yīng)用。
　　最后,針對(duì)超