基于虛擬時反理論的通信電臺被動測向方法研究.pdf

1、被動測向技術(shù)因其隱蔽性好、安全性高等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用在電子對抗、航海和航空等領(lǐng)域。目前基于天線陣列的高分辨測向技術(shù)是人們研究的熱點，但MUSIC算法計算量大，對系統(tǒng)硬件的要求較高，進(jìn)行工程實現(xiàn)有一定的難度。ESPRIT算法雖然減小了計算量但它對陣列的形狀有約束。因此研究一種計算量小、實時性高、對陣列形狀沒有約束，并且易于工程實現(xiàn)的被動測向算法有重要意義。
　　虛擬時間反轉(zhuǎn)(Virtual Time Reversal-VTR)技術(shù)與

2、主動時間反轉(zhuǎn)(Time Reversal-TR)技術(shù)不同，它不是將天線陣列接收到的信號發(fā)送回介質(zhì)空間中，而是利用計算機模擬生成時間反轉(zhuǎn)信號，并找到時反信號的聚焦峰。本文將 VTR技術(shù)應(yīng)用到對通信電臺的被動測向算法中，通過沿xoy平面內(nèi)的矩形環(huán)線掃描來估計信源的方位角，沿豎直平面的矩形環(huán)線掃描來估計俯仰角，并對算法的原理給出了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)。此外，利用SystemView軟件搭建了被動測向系統(tǒng)并進(jìn)行了仿真實驗。
　　在被動測向系統(tǒng)中

3、，十字型天線陣列的各陣元接收到的射頻信號經(jīng)過限帶濾波器后進(jìn)行下變頻變?yōu)橹蓄l信號，該中頻信號被存儲以便采用 VTR算法和其他對比算法進(jìn)行信源的DOA估計。文中對測向系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊，如限帶濾波器、抗混疊濾波器、A/D模塊以及頻譜分析模塊的設(shè)計和參數(shù)選擇給出了詳細(xì)分析。
　　在研究該算法的測向精度時，輻射源信號除采用普通的PSK信號外，還采用了Link-11戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈信號，旨在探索該算法在電子戰(zhàn)環(huán)境下的性能。另外，當(dāng)信號源的頻率處于HF

4、或UHF頻段，信號源位于空間中的不同位置時分別進(jìn)行了仿真實驗。文中采用的對比算法有比相法、MUSIC算法、ESPRIT算法和最大似然算法。
　　實驗結(jié)果表明 VTR測向算法的主要特點有：首先，對于天線陣列的幾何形狀沒有限制，適用于任意形狀的陣列。其次，計算量比MUSIC算法要小得多，比ESPRIT算法略大，與最大似然算法相比更具優(yōu)勢。再次，測向精度比比相法高，與MUSIC算法和最大似然法接近。另外，VTR測向算法需要預(yù)先存儲天線陣