抗主瓣干扰的平移不变子阵干涉测角方法

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1、航空学报ActaAeronaulicaetAstrOnauticaSinicaDec．252013VoI．34No122804—2814ISSN1000一6893CN11—1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn抗主瓣干扰的平移不变子阵干涉测角方法李婧，曾操*，廖桂生，陶海红，赵元楠西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室，陕西西安71007l摘要：针对存在主瓣干扰时的目标波达方向(D()A)估计问题，提出了一种利用子阵平移不变性的自适应干涉测角方法。首先，将面阵划分成经过平移能重合的上、下子阵；其次，用训练样本估计上、下协方差矩

2、阵，各自经特征分解后获得特征矢量；然后，通过主特征矢量空间构造上、下子阵的干扰正交补空间，将波束指向的导向矢量向干扰正交补空间投影，得到子阵抗干扰权；接着，利用上、下子阵自适应干扰抑制后的输出在子阵级通过干涉测角获得目标俯仰角估计；最后，对方位维做类似处理，获得方位角估计。数学推导证明干涉测角与自适应波束畸变无关。与其他方法相比，该方法具有更好的抗干扰性能与更佳的测角性能。实测和仿真数据的处理结果显示了该方法的有效性及优越性。关键词：阵列处理；波达方向；主瓣干扰；自适应系统；干涉测角中图分类号：V243．2；TN973．3文献标识码：A文章编号：loOo6893(2013)12—

3、2804一ll随着收发多通道组件的小型化以及数字器件的飞速发展，相控阵天线在军民领域[1’21中的应用逐渐增多。在日益复杂的电磁环境(包括有意或无意干扰)下，相控阵天线如何准确获得波达方向(D()A)估计成为一个值得研究的课题。存在干扰时的相控阵波达方向估计方法目前主要有以下3类：①空间谱估计类；②自适应和差测角类；③自适应干涉测角类。空间谱估计方法利用信号与噪声子空间的正交性实现测向，主要包括最大似然(MaximumI。ikelih00d，MI，)L3j、多重信号分类(MultipleSig—nalClassification，MUSIC)14_、CAPON波束形成∞]、旋转不

4、变信号参数估计技术(EstimationofSignalParametersViaRotationalInVarianceTechnique，ESPRIT)[6。7]、加权子空间拟合(WeightSubspaceFitting，WSF)L81以及子空问投影凹。等方法。在理想情况下，上述方法具有多目标、测角精度高等优点，但实际应用中面临以下问题：①受幅相误差的影响大u叩；②强弱目标并存时弱目标测向困难[】¨；③运算量大。自适应和差(又称单脉冲)类方法通过自适应和差波束形成得到差波束输出与和波束输出的比值，通过存储或扫描得到鉴角斜率，以此实现目标偏角估计。相比空问谱估计类方法，具有运

5、算量小，实现简单的优点，并且可通过数字多波束克服传统单脉冲不能同时多目标测向的缺点[12I。自适应和差测角类方法可分为3个子类：①方向图综合的自适应单脉冲方法，如利用两端辅助阵元与主阵输出加权求和得到宽零陷的和差波束方向图u胡；通过施加假想干扰、等效权逼近、最优波束形成等方法获得阵元与子阵的两级和差加权[14。15I，这些方法通常需要干扰的先验知识；收稿日期：2013．01—29；退修日期：2013．04—22；录用日期：2013—05—12；网络出版时间：2013—05—2809：12网络出版地址：wwwcn¨net／kcms／delail／11．1929V2013052809

6、12001．html基金项目：国家“973”计划(2011cB707001)；国家自然科学基金青年基金(61101243)；国家自然科学基金(60971108)；重点实验室基金(9140C***0104)；预研基金(9140A***0126)*通讯作者Tel：029—88201692E—mai

7、：Gzeng@ma¨-xidianeducn戤角榕武：L

8、J，Zengc．LiaoGs，etal

9、nterferometrlcDOAest

10、mationbasedonsh

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12、nvarianceSubarraysforsuppressingma㈣obe

13、am—mingActaAerona

14、uticaetAsHonaut-‘：aSinlca．2013，34(12)：2804—2814．李姨，曾援·廖桂生，等，抗i瓣于挠的平移不变子阵于涉溅角方法航空学报，2013，34(12)：2804—2814李婧等：抗主瓣干扰的平移不变子阵干涉测角方法②自适应和差鉴角曲线校正方法，如两维联合的一阶Ⅲo和高阶【"o展开的校正方法及性能分析口8。；通过增加约束实现二维可分离的改进方法H91，但都需要付出额外的校正运算代价；③可接受自适应鉴角曲线畸变的和差类方法，如引入双差通道作为辅助