被动合成孔径阵列超分辨测向技术研究

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1、被动合成孔径阵列超分辨测向技术研究作者姓名董健指导教师姓名、职称李鹏教授申请学位类别工学硕士学校代码10701学号1502120912分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文被动合成孔径阵列超分辨测向技术研究作者姓名：董健一级学科：电子科学与技术二级学科：信息对抗技术学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：李鹏教授学院：电子工程学院提交日期：2018年6月ResearchonSuperResolutionDOAEstimationTechnologyusingPassiveSyntheticApertureAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpar

2、tialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationCountermeasureTechnologyByDongJianSupervisor:LiPengTitle:ProfessorJune2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过

3、的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘

4、要摘要空间信号到达方向的确定，在声呐、雷达以及电子侦察领域是一个重要的研究方向，其对全方位的侦察确定目标、实时定位和监视有着重要的意义。在DOA的估计处理中，超分辨测向作为一个重要的研究方向近些年得到了越来越多的关注。其中，阵列空间与空间分辨性能之间的矛盾一直是一个重要的研究课题。被动合成孔径（阵列）的概念最早出现在被动声呐探测领域，即利用无源阵列的运动特性进行的孔径合成。利用阵列的运动和阵列信号处理方法对小孔径基阵进行孔径合成处理，从而解决因物理尺度受限而空间增益难以获得的问题，进而提高系统的增益。因此，将被动合成孔径阵列与阵列信号处理中的超分辨测向结合到一起，是一种可行的解决空间分辨性能

5、与阵列空间之间矛盾的方法。本文对被动合成孔径阵列超分辨测向技术进行了研究分析。首先，选择了三种单阵元的运动轨迹，形成被动合成孔径阵列结构，分别是最小冗余阵、互质阵和嵌套阵，并且建立了以上三种阵列结构的数学模型。其中，最小冗余阵是具有高分辨力的非均匀阵列，互质阵和嵌套阵也均具有较高的阵列自由度。然后，研究了基于被动合成孔径阵列的DOA估计算法。第一种是比较经典的MUSIC算法，利用以六元互质阵为方位维和俯仰维的被动合成虚拟L阵，运用MUSIC算法进行二维DOA估计；第二种算法是对MUSIC算法的一种改进算法BS-MUSIC算法，该算法是通过变换将空间阵元合成一个或者几个波束，再利用合成波束进行

6、DOA估计；第三种算法是CCM-MUSIC算法，该算法也是对MUSIC算法的一种改进，利用噪声子空间的正交投影计算代替协方差矩阵的特征值分解，可以提高角度测量的分辨率，减小算法的计算复杂度。通过对三种算法的实验仿真，分析了三种算法的优缺点。在低信噪比的条件下，MUSIC算法和BS-MUSIC算法的测向效果比较好；CCM-MUSIC算法对快拍数的要求明显低于BS-MUSIC算法和MUSIC算法；在算法计算复杂度方面，CCM-MUSIC算法明显比其他两种算法低很多。接着，对相干信号的DOA估计算法进行了研究，采用Toeplitz预处理和L阵均匀线阵分轴配对相结合的方法进行了DOA估计，仿真结果表

7、明，基于信号子空间拟合的参数配对方法可以实现相干信号的二维DOA估计，同时也降低了运算复杂度。最后，论文对基于被动合成孔径的DOA估计算法误差进行了分析。从速度扰动、时间同步、信号持续时间等三个维度出发，建立了误差分析模型，通过计算机仿真，分析了这些因素对DOA估计的影响。关键词：被动合成孔径，超分辨测向，波达方向，MUSIC算法I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTDirecti