阵列高分辨测向算法与其工程实现技术

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1、创新性声明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的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：翅i蛩煎!日期：≥!型：兰：}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单位属西安电子科技大学。

2、本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本人签名：生凰i蛩扭!日期：兰!塑!兰!f导师签名：第一章绪论1．1研究背景及意义阵列信号处理作为信号处理领域的一个重要分支，它的应用涉及雷达、声纳、通信、地震勘探、射电天文以及医学诊断等多种国民经济和军事应用领域。对所有探测系统和空间传输系统，空域信号的分析和处理是其基本任务。将一组传感器按一定方式布置在空间不同位置上，形成传感器阵

3、列。用传感器阵列来接收空间信号，相当于对空间分布的场信号采样，得到信号源的空间离散观测数据。阵列信号处理的目的是通过对阵列接收的信号进行处理，增强所需要的有用信号，抑制无用的干扰和噪声，并提取有用的信号特征以及信号所包含的信息。与传统的单个定向传感器相比，传感器阵列具有灵活的波束控制、高的信号增益、极强的干扰抑制能力以及高的空间分辨能力等优点，这也是阵列信号处理理论近几十年来得以蓬勃发展的根本原因。在现代战争中，为了能在复杂的电磁环境中有效获取目标信息，国外正在大力开发新型相控阵天线技术，如美国的横列定向型相控阵天线和共形相控阵天线；以色列的“费尔康"共形相控阵天线【l】

4、；瑞典正在研制的“相似平衡术"双面相控阵天线等。由于相控阵雷达中普遍采用了数字波束形成技术，它在形成瞬时多波束的同时，能对干扰源自适应调零并得到超高分辨率和超低旁瓣，因而能非常有效地对付复杂的综合性电子干扰，非常适应于电子侦察发展的需要。因此研究信号的高分辨测向和抗干扰的波束形成具有重要意义关系到我国的国防安全。本论文就是结合具体的机载工程项目研究适于高性能和高实时性要求的阵列接收机数字信号处理硬件平台和相应的测向和波束形成算法。结合该工程项目介绍了本系统的设计开发过程，论文在算法的基础上设计了硬件平台，同时又在设计的硬件平台上实现并验证了系统算法。1．2研究现状1．2．

5、1多通道阵列信号数字处理平台的研究现状【1】【2】人们很早就开始研究多通道阵列信号的数字化处理，早期研究主要集中在接收数字波束形成上，应用领域为声纳和雷达。随着现代战争对雷达性能要求的不断提高以及数字处理技术和数字处理硬件的日益成熟，人们将眼光投向数字阵列雷达的研究。华东电子工程研究所于1993年提出了“直接数字波束控制系统"的概念，其2阵列高分辨测向算法及其工程实现技术后对基于数字频率综合(DDS)的数字发射接收(，I讯)组件进行了深入研究，1998年研制出4单元基于DDS技术的DBF发射阵。2000年9月研制成功8单元一维收发全数字波束形成实验系统，形成了低副瓣发射波

6、束及实现了发射波束零点形成，接收数字波束形成也已经完成。2004年，该所完成了64个单元的两维数字阵列雷达演示验证系统的研制，该系统工作在S波段。通过对20多个批次的民航目标进行了连续跟踪实验，系统功能已得到充分验证。目前，该所正在进行512单元的演示验证系统研究和实验，系统作用距离大于loo公里。美国海军研究局(ONR)20世纪80年代开展了数字阵列雷达的先期概念研究，在此基础上于2000年正式立项开展全数字波束形成的数字阵列雷达(DAR)的研究，目的是解决舰载雷达在近海作战时复杂环境下小目标的检测问题。这时一个较为完整的L波段96个单元的实验样机系统，主要有两个核心部

7、分及微波部分和数字部分组成。英国RokeManor研究中心最早提出了数字讯组件的概念，并对基于DDS的相控阵全数字T瓜组件进行了深入研究。该公司开发了一个13单元的收发数字波束形成实验阵。美国机载相控阵雷达APG．77具有远距离、多目标、全天候和低可探测性，并可同时控制多枚导弹攻击目标。该雷达是由2000个讯组件构成的“有源电扫阵列(AESA)”。美国空军的新型波音747—200预警机相控阵雷达其工作频率为L波段，有4个独特的不等边阵列天线。可提供360度全方位覆盖，能在强杂波、严重干扰和密集目标环境下探测雷达截面积更小的目标