频控阵阵列参数优化设计及其目标定位研究

发布时间：2017-06-12 05:08

  本文关键词：频控阵阵列参数优化设计及其目标定位研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：相控阵已经广泛应用在现代通信、雷达和导航等系统中。不同于相控阵,频控阵相邻阵元的载波频率存在较小的频率增量,因此频控阵波束具有距离依赖性,可以抑制距离依赖性干扰和杂波,提高检测性能。针对频控阵的研究,本文的主要工作和贡献可归纳为:(1)推导了频控阵雷达目标单脉冲和多脉冲检测性能。论文推导了频控阵雷达、相控阵雷达和分布式MIMO雷达似然比检测器输出的表达式,并比较分析其检测性能。在恒虚警检测下,计算最优检测器的累积分布函数;针对快起伏目标检测,讨论多脉冲条件下频控阵雷达的检测性能。在低信噪比下,频控阵雷达表现更好的目标检测性能,而且随着阵元数的增加检测性能提高。(2)推导了频控阵雷达对目标参数估计的理论性能,提出一种子孔径阵列设计方法。针对匹配滤波前和匹配滤波后两种信号模型,推导了角度、距离和速度的克拉美-罗下界(CRLB)。由于频控阵波束在距离和角度上存在耦合,本文提出一种子孔径-频控阵的阵列结构,此阵列结构是将线性阵列划分为两个子阵,并且每一个子阵设置不同的频率增量。在高斯白噪声下应用线性调频波仿真验证,仿真结果表明频控阵比相控阵有更好的参数估计性能。(3)提出一种基于最小化目标参数估计CRLB的最优子阵列设计方法。论文首先推导了子孔径-频控阵雷达目标角度和距离联合估计的克拉美-罗界,针对子阵列数目和子阵列频率增量已知的问题,提出一种以最小化CRLB为准则的阵列设计方法;进而利用罚函数法将这种约束优化问题转化为无约束的最小化问题,然后采用Nelder-Mead算法求解最小化参数估计CRLB的阵列设计问题。(4)利用微分几何分析了频控阵的阵列流形几何和模糊特性,并且提出一种求解频控阵测向模糊的增强算法。针对相同功率的目标源,用阵列流形曲线长度和一阶曲率表示频控阵雷达的检测和分辨阈值,进而分析基于均匀划分阵列流形曲线的模糊生成集。在相同条件下,频控阵比相控阵有更好的目标检测和分辨性能。由于频控阵波束的距离依赖性,一些对于相控阵线性相关的模糊生成集对于频控阵是线性独立的,因此频控阵相对于相控阵可以分辨更多的目标源。
【关键词】：频控阵 恒虚警检测 克拉美-罗界 子孔径-频控阵 模糊生成集
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 缩略词表13-14
• 符号表14-15
• 第一章 绪论15-20
• 1.1 频控阵雷达的基本概念15
• 1.2 频控阵雷达的研究动态与分析15-18
• 1.3 本文的主要贡献和创新18-19
• 1.4 本文的主要内容及章节安排19-20
• 第二章 频控阵雷达20-31
• 2.1 频控阵阵列20-22
• 2.2 频控阵波束图22-26
• 2.2.1 距离-角度依赖性波束22-24
• 2.2.2 发射波束图特性24-26
• 2.3 信干噪比26-28
• 2.4 角度和距离模糊分析28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 频控阵雷达的目标检测31-43
• 3.1 信号模型31-33
• 3.1.1 频控阵雷达信号模型31
• 3.1.2 分布式MIMO雷达信号模型31-32
• 3.1.3 相控阵雷达信号模型32-33
• 3.2 目标单脉冲检测33-36
• 3.2.1 频控阵雷达33-35
• 3.2.2 分布式MIMO雷达35
• 3.2.3 相控阵雷达35-36
• 3.3 目标多脉冲检测36-39
• 3.3.1 频控阵雷达37
• 3.3.2 分布式MIMO雷达37-38
• 3.3.3 相控阵雷达38-39
• 3.4 仿真分析39-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 目标参数估计的克拉美-罗界43-57
• 4.1 角度和距离估计的克拉美-罗界43-45
• 4.1.1 信号模型43-44
• 4.1.2 角度估计44-45
• 4.1.3 距离估计45
• 4.2 距离和角度联合估计的克拉美-罗界45-46
• 4.3 子孔径-频控阵参数估计的克拉美-罗界46-48
• 4.4 接收信号未经过匹配滤波48-51
• 4.4.1 信号和噪声模型48-49
• 4.4.2 位置和速度联合估计的克拉美-罗界49-50
• 4.4.3 多脉冲线性调频信号50-51
• 4.5 仿真分析51-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第五章 基于克拉美-罗界最小化的阵列设计57-65
• 5.1 多子孔径-频控阵雷达克拉美-罗界57-59
• 5.2 基于克拉美-罗界的阵列优化59-61
• 5.3 仿真验证61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 阵列流形模糊分析65-78
• 6.1 频控阵阵列几何特性65-67
• 6.2 线性频控阵的检测与分辨能力67-71
• 6.2.1 基于弧长表示的克拉美-罗界67-69
• 6.2.1.1 单目标估计68
• 6.2.1.2 多目标估计68-69
• 6.2.2 频控阵检测和分辨能力69-71
• 6.2.2.1 目标检测阈值69-70
• 6.2.2.2 目标分辨阈值70
• 6.2.2.3 SNR ′L的阈值70-71
• 6.3 模糊生成集与求解频控阵测向模糊71-74
• 6.3.1 基于均匀划分的模糊生成集72-73
• 6.3.2 解频控阵流形模糊73-74
• 6.4 仿真和验证74-77
• 6.5 本章小结77-78
• 全文总结与展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-87
• 附录87-93
• A.1 第四章附录 目标参数估计的克拉美罗-界87-90
• A.1.1 角度估计87
• A.1.2 距离估计87-88
• A.1.3 位置和速度联合估计的克拉美-罗界88-90
• A.2 第六章附录 阵列流形模糊分析90-93
• 攻读硕士学位期间取得的成果93-94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨明磊;张守宏;陈伯孝;张焕颖;;多载频MIMO雷达的一种新的信号处理方法[J];电子与信息学报;2009年01期

  本文关键词：频控阵阵列参数优化设计及其目标定位研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：443303