杨海[1]2001年在《分布式目标建模及其高分辨方位估计》文中提出目标模型的建立是对目标特性进行探测的必要环节。人们在对某种目标进行探测时必须以目标模型为依据，结合一定的目标分析方法对目标信号进行研究，从而实现诸如目标分类、目标识别、参数估计等探测过程。因此，目标模型建立的优劣直接关系到对目标探测结果的准确性。分布式目标模型是近年来较为关注的一个目标建模方向，是考虑了目标的形状、大小、结构等具体因素而构建的一种能够准确反映目标几何特征的目标模型。用这种模型描述目标比传统的点目标模型更有利于估计出大体积目标的细致结构，更能满足现代武器装备对目标识别和精确攻击目标要害部位的要求。本文的研究工作主要集中在分布式目标的建模和分布式目标的高分辨方位估计两个方面，具体为： 一、综合描述分布式目标亮点散射特性。针对多亮点模型，结合几种具体的几何体介绍了确定亮点模型参数的方法。利用亮点模型对潜艇目标的镜反射回波进行仿真分析，对不同入射角下的亮点回波结构进行了讨论，阐明了回波的几何亮点结构与信号入射角之间的对应关系。 二、系统介绍了几种适用于连续散射型目标的回波分析方法，包括赫姆霍兹积分近似法、菲涅尔半波带近似法、边界元法、分布源边界点法以及时域积分方程法。针对连续散射型目标分析方法的特点，结合工程运用的实际需要提出了目标表面的网格化结构。结合所建立的网格化模型，应用一般边界元法和分布源边界点法对目标的辐射声场进行仿真研究。根据结果对两种方法的性能作出分析和比较。通过比较，体现了分布源边界点法在提高精度和降低运算量方面所具有的优越性，尤其是在目标的谐振频率附近，与一般边界元法相比，该方法的优势更加明显。 叁、根据潜艇目标的结构及其散射特性提出潜艇的网格化模型。结合所建立的网格化模型，应用赫姆霍兹积分近似法和时域积分方程法对潜艇在不同入射角下的回波进行仿真。通过对回波波形的分析、比较和讨论，揭示了潜艇的回波符合几何亮点的概念，阐明了基于连续散射型模型的目标回波具有亮点特 一 征。因此可以认为，在许多应用场合，对分布式目标的方位估计问题就归结为 对其各个亮点进行定向的问题。 四、基于亮点回波的相干性，介绍了两种确定相干源的源数估计方法，包 括信息论准则的联合估计法和矩阵分解法。结合所建立的目标模型，应用信息 论准则的联合估计法估计了在不同入射角下潜艇的亮点个数，所得结果符合潜 艇的亮点结构理论。这就进一步证实了用亮点定向来实现分布式目标方位估计 的合理性。 五、针对亮点的相干性介绍了几种相干源定向的高分辨方法。对加权子空 间拟合法和空间平滑法的性能通过仿真进行了对比，显示了加权子空间拟合法 在处理相干源时的优越性。同时也表明了将该方祛应用于分布式目标亮点定向 的可行性。 六、介绍了波束域方法的一般原理以及适用于相干源的两种波束域高分辨 定向方法，包括波束域加权子空间拟合法和波束最佳匹配祛。通过仿真分析了 波束域加权子空间拟合法的性能，并指出，在亮点方位比较密集的情况下对分 布式目标进行定向时，将加权子空间拟合法由阵元域推广到波束域，不仅保持 了优越的性能，而且可以在一定程度上降低输人信噪比门限以及大幅度减少运 算量。
陈根华[2]2013年在《分布式阵列米波雷达高精度测角问题研究》文中指出米波雷达的波长特性使米波雷达具有反隐身、抗反辐射导弹及作用距离远等突出优势，但米波雷达带宽窄、波束宽、角分辨率低、定位精度低等缺点也较为明显。如何提高米波雷达的角度分辨率及定位精度是米波雷达发展需解决的突出问题。而增大天线孔径是一种比较有效的解决方法，但是天线孔径的增大不仅不利于雷达或雷达平台的隐身需求，而且降低了系统的机动性、抗摧毁能力和战场生存能力。本文提出分布式阵列米波雷达系统的解决方案，该系统采用密布的主阵列发射、分布式阵列接收的配置结构，通过分布式接收阵列的相参处理可得到等效的大孔径天线。因此，结合某米波雷达课题，本文围绕分布式阵列米波雷达的高精度测角问题展开，对分布式阵列的稳健自适应波束形成、高精度方向估计、流形解模糊和低仰角估计等方面进行深入研究，具体工作概括如下：1.研究分布式阵列米波雷达的稳健自适应波束形成技术。首先针对分布式阵列的结构特征，提出分散式与集中式两种数字波束形成的实现结构；再分析波束指向误差、阵元幅相误差等对分布式阵列的各种稳健自适应波束形成算法的性能影响，为分布式阵列的波束形成选择合理算法提供理论指导；最后，针对子阵相位中心未知或存在扰动的部分校正的分布式阵列，提出其导向矢量的结构化不确定集模型，将其波束形成问题转换成非凸的伪半正定优化(SDP)问题，由于非凸优化问题的难以求解，本文采用优化理论中的松弛方法求解，从而提出了部分校正的分布式阵列的半正定松弛(SDR)波束形成器，并通过计算机仿真验证其正确性与有效性。2.提出叁种分布式阵列结构及其高精度DOA估计方法。为了实现二维的高精度角度估计，本文依次提出干涉式L形阵、分布式相参阵列及斜线型分布式阵列叁种分布式阵列结构及其高精度DOA估计方法。针对干涉式L形阵的结构特点，本文提出采用一维双尺度酉ESPRIT算法及基于子空间正交特性的配对算法实现无模糊高精度的方向估计，并简要地分析基线阵列基线长度对其DOA估计性能的影响。为了提高天线的增益、孔径，本文以干涉式L形阵为基础，将其一维线阵扩展为二维面阵，提出了分布式相参阵列。根据分布式相参阵列的面阵特征，本文采用二维双尺度ESPRIT算法及配对算法实现高精度的DOA估计。针对以上两种阵列的方向估计性能的明显门限效应，本文利用分段误差法(MIE)法分析分布式阵列的门限性能，并给出了SNR门限与基线门限的近似计算方法。最后，本文提出了斜线型分布式阵列，由于存在孔径耦合，斜线型分布式阵列的二维方向余弦精估计耦合并形成直线簇，因此本文提出基于点线间垂线距离最短准则的解模糊算法，且孔径耦合使斜线型阵列的方向估计性能存在明显的方位角与俯仰角分辨力得益区，并由分辨力得益区说明斜线型阵列仅能在方位维或俯仰维获得高精度性能，而无法同时获得二维方向的高精度估计性能。3.研究阵列流形模糊及干涉阵列的矩阵完型解模糊算法。流形模糊并不表示不可识别，本文从模式识别理论分析流形解模糊的两种基本方法，即关联法与模型拟合法或解卷积法。分布式阵列对空间场的欠采样是产生流形模糊的根本原因。由Caratheodory定理及Pisarenko谐波分解理论可知，若能得到与稀疏阵列同孔径的虚拟均匀线阵的正定厄密Toeplitz协方差矩阵，则可自动解模糊，即将解模糊问题转换成正定Toeplitz矩阵完型的纯数学问题。因此本文先简要地分析并比较已有正定Toeplitz矩阵完型算法的性能及适用条件。针对干涉阵列米波雷达的阵列结构的特殊性及已有完型算法的不稳定性，本文提出辅助阵元与Toeplitz矩阵完型相结合的矩阵完型解模糊算法，实现软件算法的硬件化，提高解模糊算法的稳定性，仿真与实测数据证明了算法的有效性与正确性。4.研究干涉式阵列米波雷达的高精度低仰角估计。由于地(海)面反射的多径反射信号严重影响了米波雷达的仰角估计性能，本文利用干涉式阵列扩展俯仰孔径，并提出了干涉式阵列的前后向空间平滑(IFBSS)解相干方法，以实现多径信号与直达信号的解相干，再采用ESPRIT算法提高米波雷达的仰角估计精度。仿真与实测数据验证了该阵列结构及IFBSS算法的有效性与正确性。针对常用的两目标近似模型与实际的多径信号的失配问题，本文研究了基于非参数化的MTM法的米波雷达多径信号自适应波数谱特征，实测数据分析结果表明了多径信号的色噪声特性及近似模型的不合理性。
参考文献：
[1]. 分布式目标建模及其高分辨方位估计[D]. 杨海. 西北工业大学. 2001
[2]. 分布式阵列米波雷达高精度测角问题研究[D]. 陈根华. 西安电子科技大学. 2013
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