基于差分阵列的频控阵雷达距离-角度联合估计

发布时间：2019-11-11 15:04

【摘要】：提出一种频控阵雷达目标距离-角度联合估计的子阵方案,以解决基本频控阵雷达由于距离和方位角耦合而不能直接实现目标距离和方位角二维联合估计的问题。方案将整个阵列分为两个子阵列,且两个子阵列采用不同的频偏。为了扩展阵列孔径,子阵列均采用差分阵列结构。当采用接收数据的二阶统计量进行处理时,N个实际物理阵元可提供O(N~2)维的自由度。由于两个子阵列对距离和角度维的解耦能力,目标可利用基于子空间的多信号分类算法被定位。目标估计性能是通过分析相对于信噪比的克拉美罗下限来检验的。最后,由数值仿真结果验证了方法的有效性。
【图文】：

桨?利用两个不同频移将整个FDA阵列分为两个子阵。由于子阵列能够解耦距离和角度响应，目标可以利用子空间的多信号分类算法被定位。为了延长孔径，每个子阵列采用差分阵列结构[11]。本文采用接收数据推导了依赖于距离-角度的数据模型，并通过分析相对于信噪比(SNR)的克拉美-罗下限(CRLB)检验了目标的距离-角度估计性能。1频控阵雷达天线方向图在传统的相控阵雷达中，假设除了振幅和相位，每个天线元件辐射的波形是完全相同的。而FDA雷达是不同于相控阵雷达的，它的天线元件是可以辐射相同波形或不同波形的。如图1所示，假设一个基本均匀线阵(ULA)FDA雷达由每个天线辐射的波形是相同的，但存在fHz的频率增量，即第m个元件的辐射频率是0=(1),=0,1,,1mffmfmM其中，f0是工作载波频率，m是阵元数。图1等频率增量的基本线性阵列FDAFig.1UniformlinearFDAwithidenticalfrequencyincrement以阵列第一个元件为参考，导向向量见式(1)[17]。0000200002πsin2πsin2π()2π(1)sin2π(1)sin2π(1)()[1]fdfdrfjcccfMdMfdMrfjcccTeea(θ,r)(1)其中：θ是方位角；r是倾斜距离；d是元件间隔；c0是光速；T是转置。由于0ff且r(M1)dsin，那么忽略非线性相位项22π(m1)f0dsin/c，则可得到振幅意义上的近似值。这里存在忽略影响，但这种近似适合于差分阵列的处理。频率增量的使用将生成一个新的天线方向图，它是距离，时间和相位的函数。如图2，其中f=10kHz，M=12，d=λ/2，λ为载波波长，可以看到，FDA雷达能够提供一个依赖于距离-角度的波束模式，这是非常重要的，因为这决定了FDA雷达能够在距离-角度域定位目标。但是，基本的FDA雷达由于距离和角度维存

的近似值。这里存在忽略影响，但这种近似适合于差分阵列的处理。频率增量的使用将生成一个新的天线方向图，它是距离，时间和相位的函数。如图2，其中f=10kHz，M=12，d=λ/2，λ为载波波长，可以看到，FDA雷达能够提供一个依赖于距离-角度的波束模式，这是非常重要的，，因为这决定了FDA雷达能够在距离-角度域定位目标。但是，基本的FDA雷达由于距离和角度维存在耦合，是不能直接估计目标的距离和角度的。我们的目标是通过在FDA雷达上应用两个子阵的方法来解耦距离和角度响应，从而实现距离和角度维的二维目标定位。图2FDA雷达天线方向图Fig.2BeampatternsofFDAradar

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4 车文刚,李衍达,常迥;只用一个可组线性并行阵列实现一个典型信号处理过程[J];计算机学报;1992年06期

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9 万国宾,汪文秉,赵惠玲,万伟;曲面阵列结构散射与辐射特性的迭代分析[J];电波科学学报;2001年02期

10 张娟;张林让;刘楠;;阵元利用率最高的MIMO雷达阵列结构优化算法[J];西安电子科技大学学报;2010年01期

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1 果然;基于中小孔径阵列的超分辨测向算法[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 姜家财;基于成对阵列的多信号检测与测向算法研究[D];电子科技大学;2015年

3 曹佳;端射天线阵列机理与应用研究[D];北京理工大学;2015年

4 杨京;时间调制阵列理论与共形阵列技术研究[D];西安电子科技大学;2015年

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本文编号：2559310