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基于阵列的宽带源信号测向算法的理论研究和系统实现,对无线电频谱管理、航空航天和军事通信对抗等应用领域有着重要的意义。宽带相位干涉仪和宽带空间谱估计是对宽带源信号进行测向的两类办法。宽带相位干涉仪具有精度高,实现简单等优点,应用较广,但其无法对频带上混叠的信号进行测向。空间谱估计技术则可以解决此问题,而且可以突破瑞利限的约束,具有高的空间信号分辨能力,另外,利用空间聚焦技术的宽带空间谱测向也具有较高的测向分辨率和较低的信噪比门限。
本文对宽带干涉仪和宽带空间谱测向进行了系统的研究。对宽带干涉仪,重点研究了其鉴相方法及解模糊方法;对宽带空间谱估计,针对其中的相干信号子空间方法进行了系统的总结,分别对经典的聚焦类算法、频率不变波束空间宽带聚焦算法以及无需预估角度的聚焦算法进行了相应的分析和研究。本文的主要工作可以归纳为以下几点:
1.针对二维圆阵干涉仪聚类解模糊运算量较大的问题,提出一种基于方向矢量投影聚类的干涉仪解模糊算法,该方法不仅有效地减小了聚类所需的计算复杂度,而且也易于选择聚类门限。
2.全面细致地分析和总结了已有的宽带空间谱测向算法的原理、性能、适应条件、主要优缺点等。重点讨论了DDV、RSS、SST、TCT和MTLS等几种经典的聚焦测向算法,对其原理做了总结,并对各种算法的性能做了系统的仿真实验分析。
3.分析和研究了经典的频率不变波束形成算法,提出了一种基于约束最小二乘的频率不变波束形成新算法。该算法在对主瓣进行高精度拟合的同时,能有效抑制旁瓣,且有着相对简单的解析解。
4.分析和研究了现有的无需预估角度的宽带空间谱测向算法,提出了利用信号协方差矩阵所含有的信息进行自适应聚焦的思想,并结合SST和RSS算法给出了一种利用信号协方差矩阵列空间构造聚焦矩阵的新方法,该方法在适当条件下能有效实现对任意阵列无需预估角度的空间聚焦。