分布式舰载地波OTHR阵列重构技术研究

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分布式多舰载地波OTHR系统是一种集多个舰载平台为一体的雷达系统。它通过将资源分布在多个平台上,有着机动性高,抗干扰性强的特点。综合各个接收平台的回波信息并集中处理,能够有效地利用各阵列的相关信息,从而提高对目标DOA估计的精度,同时也扩大了对多目标的分辨能力。但是多个平台上的信号在联合处理之前,需要被映射到统一的虚拟阵列上,因此阵列重构技术产生。对此,目前的研究还处于初级阶段,有很多问题需要解决。本文从分布式系统动态几何关系入手,对各子阵建立了阵元的信号模型,然后对阵列重构进行了分析。阵列平台到目标的距离会影响到目标回波信号到阵列的时延,而对于动态的分布式系统而言,则需要分析距离随时间的变化关系,以便求出相应的时延。之后,根据差频相位中各项的物理含义,介绍了利用二维FFT的方法提取距离和以及相对径向速度的原理。从阵列方向图得到的波束宽度定义可知,当阵列的孔径增大,即阵元数目增多时,波束宽度会变窄,阵列的指向性更好。因此,通过重构后,虚拟阵列的阵元数目相比子阵增加,对目标的方位估计能力也就得到了提高。基于阵列内插的方法能够将任意阵列变换为规则阵列,这种方法的关键在于内插区域的选取。为了既满足覆盖目标所在的方位,又不至于使区域过大而精度下降,可以利用子阵列先对目标的方位进行预估计,然后根据预估值确定插值区域即可。然后,结合之前的分析,选取其中一个阵列为重构的基准,将其他阵列通过旋转等变换方式置于虚拟大阵列的相应位置,这种变换方式同样需要对目标的方位进行预估计。但是当预估值不能分辨目标时,这种重构方法就会失效。为此,本文利用AR模型的方法延拓了信号子空间的维度,经过这样的处理后提高了对目标的分辨性能,然后再次进行重构即可。对于两种方法,均给出了仿真结果进行验证。对于阵列内插方法,虚拟阵元的数目的多少存在影响。一般来说,阵元数目较多,则重构阵列的性能较好,但是如果数目过大,会使非插值区的精度下降,同时带来运算量增加的负担。另外,本文还分析了距离多普勒,舰载平台速度测量误差对重构性能的影响。
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