隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展,雷達(dá)的功能要求已經(jīng)由目標(biāo)檢測(cè)和目標(biāo)定位,向目標(biāo)識(shí)別、跟蹤和高分辨力成像等方向發(fā)展。雷達(dá)體制也由單基地、單天線、單脈沖和窄帶體制逐漸向多基地、多天線、相控陣、MIMO、SAR、脈沖壓縮、寬帶與超寬帶(UWB)等方向發(fā)展。提升整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)與定位能力的主要途徑是增大陣列孔徑與提高信號(hào)帶寬。本文針對(duì)傳統(tǒng)基于相位控制的波束形成方法在UWB信號(hào)波束形成時(shí)會(huì)導(dǎo)致主旁瓣比惡化、掃描角度范圍受限和波束指向偏移等問題,重點(diǎn)研究了適用于UWB信號(hào)的數(shù)字延時(shí)補(bǔ)償技術(shù)及其波束形成方法,以及基于外推虛擬陣的波束形成技術(shù)。論文主要工作與成果如下:1)研究了現(xiàn)有分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器的工作原理與設(shè)計(jì)方法,分析了相應(yīng)的頻響特性以及延時(shí)信號(hào)重構(gòu)誤差特性,為后續(xù)基于數(shù)字延時(shí)技術(shù)的波束形成技術(shù)打下基礎(chǔ)。2)研究了基于Lagrange分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器的UWB信號(hào)波束形成技術(shù),采用超寬帶線性調(diào)頻信號(hào)和基于Logistic映射的超寬帶混沌調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明該方法存在高頻區(qū)信號(hào)波束增益下降,旁瓣升高的缺陷。為彌補(bǔ)這一缺陷,設(shè)計(jì)了一種基于Hermite分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器的超寬帶波束形成技術(shù),仿真驗(yàn)證了方法的可行性。然后,進(jìn)一步提出了一種基于上采樣和高階Hermite插值濾波器實(shí)現(xiàn)直接延時(shí)補(bǔ)償?shù)牟ㄊ纬杉夹g(shù),超寬帶信號(hào)實(shí)例仿真表明該方法與上述方法相比不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、計(jì)算量小,而且實(shí)時(shí)性更好。3)探討了UWB信號(hào)的Caratheodory表示法,提出了一種將Hermite插值與Caratheodory表示法相結(jié)合的延時(shí)補(bǔ)償與波束形成技術(shù)。通過典型信號(hào)仿真表明該改進(jìn)方法能夠保證高插值精度、同時(shí)降低采樣模塊復(fù)雜度的情況下實(shí)現(xiàn)UWB信號(hào)的延時(shí)和波束形成。4)為進(jìn)一步提高有限陣元情況下UWB雷達(dá)的分辨力,研究并提出了四種基于外推虛擬陣技術(shù)的波束形成與成像方案。第一種方案是基于二維AR外推虛擬陣并結(jié)合Hermite分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器的UWB信號(hào)波束形成方案。第二種方案在總結(jié)AR模型特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,使用Caratheodory表示法構(gòu)建虛擬陣并結(jié)合Hermite分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器實(shí)現(xiàn)了超寬帶信號(hào)的波束形成。接著將二維AR外推技術(shù)應(yīng)用于外推虛擬面陣從而實(shí)現(xiàn)高分辨力UWB信號(hào)波束形成。最后將二維AR矢量外推技術(shù)與空譜分解技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)了高分辨力時(shí)間反演成像。這些高分辨力方案均能有效提升空間分辨能力。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN957.51;TN925
【部分圖文】：

學(xué)位論文?基于數(shù)字延時(shí)補(bǔ)償與外推虛擬陣的ＵＷＢ信號(hào)高分辨力波束形成技術(shù)研宄??針對(duì)頻域ＵＷＢ信號(hào)波束形成存在運(yùn)算量大及時(shí)域輸出波形失真的缺點(diǎn)，曹運(yùn)合等??提出了基于拉伸處理的寬帶線性調(diào)頻信號(hào)波束形成方法，能夠大大降低數(shù)據(jù)量，并抑??寬帶干擾１３２］。胡謹(jǐn)賢等人提出一種采用交疊ＤＦＴ處理的寬帶頻域波束形成方法，改??了時(shí)域輸出波形的失真［３３］。李寧等人提出一種先對(duì)數(shù)據(jù)做一次連續(xù)的ＦＦＴ變換，再??頻率柜實(shí)現(xiàn)寬帶波束形成的新方法，保證了脈壓性能｜３４］。鮑玥等人提出了多迭代約束??軛梯度的頻域?qū)拵Рㄊ纬桑苊饬司仃嚽竽孢\(yùn)算［３５］。??２）?ＵＷＢ波束形成的時(shí)域方法??時(shí)域法的基本思想是對(duì)每個(gè)陣元接收的ＵＷＢ信號(hào)進(jìn)行直接延時(shí)補(bǔ)償并求和，從而??現(xiàn)波朿形成，該方法克服了頻域方法輸出信號(hào)相位不連續(xù)的問題，能夠輸出實(shí)時(shí)波形??７１。時(shí)域方法實(shí)現(xiàn)波束形成通常采用抽頭延遲線結(jié)構(gòu)與ＦＩＲ／ＩＩＲ濾波器對(duì)ＵＷＢ信號(hào)??行時(shí)間延遲并加權(quán)，其結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖１．２．２所示。??

博士學(xué)位論文?基于數(shù)字延時(shí)補(bǔ)償與外推虛擬陣的ＵＷＢ信號(hào)高分辨力波束形成技術(shù)研究??及全文組織結(jié)構(gòu)如圖１．３．１所示。????播，中您龍??Ｉ?棍屮需求????

圖２．３．２?Ｄ取值不同時(shí)的沖擊響應(yīng)??理想分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器無限長(zhǎng)且非因果，實(shí)際應(yīng)用中不可實(shí)現(xiàn)，因此我們需要使用物理上??可實(shí)現(xiàn)的濾波器去逼近該理想濾波器。實(shí)際分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器的原理圖如圖２．３．３所示，??＂（４為實(shí)際分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器。實(shí)際分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器的作用與圖２．３．１中虛線框內(nèi)的系統(tǒng)??所起的所用等效。??采樣??ｘ（０?Ｘ?４？］?輸出咖］???＇?？?Ｈ｛ｚ）?？??圖２．３．３實(shí)際分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器原理圖??從上圖可以看出，圖２．３．１中虛線框內(nèi)的系統(tǒng)可以等效為一個(gè)數(shù)字濾波器／／（ｚ）??由式２．３．７可得到／Ｕ？］的頻率響應(yīng)表達(dá)式如下??ＨｌＤ（ｅＪ，０）?＝?ｅ－ＪｒｏＤ，?＼（〇＼＜ｔｔ?（２．３．８）??上式中ｗ為歸一化角頻率，Ｄ可由整數(shù)部分／和分?jǐn)?shù)部分Ｊ組成，即??Ｄ?＝?Ｊ＋ｃＬ?ｄｅ［－０．５，０．５］?（２．３．９）??
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本文編號(hào)：2864755