本技术涉及雷达测向领域,旨在解决均匀圆阵半径超过半波长时空间谱产生的模糊伪峰问题,提高DOA估计的准确性。
背景技术
雷达测向技术指的是对获取的电磁信号进行特征参数分析,并利用特定算法来精确判定信号波达方向的过程。主流的测向体制包括以下四种:时差测向、比幅测向、空间谱测向、干涉仪测向。阵列信号处理是对天线接收的阵列信号进行处理,它不仅能够实现精准的波束控制,增大主瓣增益,还具有优良的抗干扰与空域分辨率性能。因此,其在雷达定位、地质勘探、天文观测等多个领域中得到了广泛应用。
空间谱估计作为阵列信号处理的重要分支,被应用于信号的波达方向估计,即DOA(Direction Of Arrival)估计,原理是通过空间谱将信号在空间不同方位的分量展示出来,进而估计电磁波信号的方位、数量等参数。相较于传统测向技术,空间谱测向方法显著提升了测角的精度及分辨率,最重要的是能够区分不同方向入射的多信号。早期的波束形成算法,由于空域“瑞利限”的存在,不能在同一波束内分离多信号。为了解决此问题,1986年,美国研究者Schmidt R O等人首次发表了MUSIC(Multiple Signal Classification)算法,该算法突破了阵列结构及“瑞利限”的限制,利用天线阵元接收数据的特征值分解结果,将接收数据中的信号子空间和噪声子空间分离,两者之间的正交性可以形成较强的谱峰,通过确定谱峰位置来确定信号的方向。
多数空间谱测向算法都是基于均匀线阵设计的,但此类阵列在超过120°的方位角度范围内易产生测角模糊,且只能实现一维测向。为此,一些学者研究了包括均匀圆阵在内的多种新型阵列结构,以实现对方位360°范围内信号的二维高精度测向。其中,马常霖、彭应宁等人在提出了一种基于均匀圆阵的空间谱测向算法,该算法将圆阵转化为模式空间,提取噪声流形来形成空间谱,进而估计信号方向。综上所述,均匀圆阵的空间谱测向方法因其能同时估计入射信号的方位角和俯仰角,且在整个圆周范围内高精度的测向,因此,在工程应用上受到青睐。但均匀圆阵空间谱测向的测角精度和角度模糊之间的矛盾一直未能得到很好的解决,当均匀圆阵的半径大于半波长时,空间谱中会产生模糊的伪峰,导致DOA估计模糊使测向性能下降。
实现思路