提高空間譜估計分辨率的超分辨測向算法研究.pdf

1、隨著被動測向技術(shù)在電子對抗、航海、航空、測控等方面的廣泛應(yīng)用，空間譜估計測向技術(shù)由于其具有高精度、超分辨的優(yōu)良性能也得到了迅猛的發(fā)展。經(jīng)過國內(nèi)外廣大學(xué)者幾十年的鉆研，空間譜估計理論與技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，但是需要或值得研究的方向還有很多。本文圍繞基于空間譜估計的被動測向技術(shù)中的幾個問題展開研究，主要對信源數(shù)估計方法、提高MUSIC(Multiple Signal Classification)算法的分辨力、和實際系統(tǒng)中面臨的天線數(shù)要求較多以

2、及通道相位不一致的問題，提出了相應(yīng)的解決方法。全文的主要研究工作概括如下：
　　 針對色噪聲引起協(xié)方差矩陣特征值發(fā)散，從而使傳統(tǒng)信息論準(zhǔn)則方法的檢測性能嚴(yán)重下降，甚至失效的問題，提出了一種色噪聲背景下的信源數(shù)估計新方法。該方法通過對特征分解后的特征值進行總體最小二乘直線擬合，根據(jù)參與擬合的特征值到擬合直線的最小距離平方和的特點，構(gòu)造了一個新穎的目標(biāo)估計函數(shù)。通過對該目標(biāo)函數(shù)求取最小值，即可得到信源數(shù)目估計。該方法在一定程度上能夠

3、很好的對抗色噪聲，提高了小信噪比條件下的檢測概率，計算機仿真實驗驗證了提出方法的有效性，并通過實際測向系統(tǒng)的接收數(shù)據(jù)驗證了該方法的可行性。
　　 針對傳統(tǒng)MUSIC算法在低信噪比，小快拍數(shù)等非理想條件下分辨角變大的問題，提出了改進的基于子空間投影的MUSIC測向算法。該算法充分利用子空間信息，采用新的特征值校正方法，對噪聲子空間進行加權(quán)，并將結(jié)果與加權(quán)信號子空間投影的方法進行疊加，得到新的空間譜函數(shù)。搜索函數(shù)極大值，就可得到來波

4、方向。新方法既保留了噪聲子空間算法的高分辨性能，又保留了信號子空間算法的穩(wěn)定性。計算機仿真實驗和實測數(shù)據(jù)仿真證明了新方法的有效性。
　　 當(dāng)空間兩信源角度間隔較小時，兩信源對應(yīng)的譜峰將會出現(xiàn)角度兼并的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致MUSIC算法分辨失敗。針對這一問題，提出了一種基于空間譜函數(shù)二階導(dǎo)數(shù)的改進MUSIC算法。該方法首先對空間譜函數(shù)求二階導(dǎo)數(shù)，構(gòu)造新的空間譜函數(shù)，再利用空間譜函數(shù)的二階離散導(dǎo)數(shù)在DOA附近產(chǎn)生尖銳的負(fù)向譜峰的特點，對新

5、的空間譜函數(shù)進行極小值搜索，即可得到波達(dá)方向估計。該方法的實質(zhì)是針對MUSIC譜函數(shù)進行再處理的過程，在低信噪比，小快拍數(shù)下比傳統(tǒng)MUSIC算法具有更好的估計精度和角度分辨率，并且對陣列形式?jīng)]有特殊要求。相比MUSIC算法，計算量略有增加，但是影響不大。文中通過對新方法進行計算機仿真驗證了其優(yōu)越的分辨性能。
　　 針對實際測向系統(tǒng)的天線盤體積有限，天線數(shù)目不易過多，陣列形式受元器件等因素制約以及多天線引起通道相位不一致的問題，提