Применение адаптивных антенных решеток для повышения угловой разрешающей способности РЛС

Титульный лист 1
АННОТАЦИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АДАПТИВНЫЕ РЕШЕТКИ И УГЛОВОЕ СВЕРХРАЗРЕШЕНИЕ 13
1.1 Оптимальное решение 13
1.1.1 Отличие адаптивной фазированной антенной решетки от обычной 13
1.1.2 Оптимальный весовой вектор 15
1.1.3 Различные критерии оптимальности 20
1.2 Практические проблемы достижения потенциальных характеристик 23
1.3 Методы оценки весового вектора 24
1.3.1 Прямые методы оценки 24
1.3.2 Оценка весового вектора при малом числе обучающих выборок 26
1.3.3 Градиентный метод оценки 28
1.3.4 Преимущества методов 32
1.4 Связь между адаптацией и угловым сверхразрешением 35
1.5 Пеленгация источников сигналов 42
1.5.1 Алгоритмы пеленгации со сверхразрешением 42
1.5.2 Потенциальные и реальные возможности алгоритмов пеленгации 47
2 ОСНОВНЫЕ ЗНАНИЯ ОБ АНАЛИЗЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИХОДА СИГНАЛА 55
2.1 Анализ направления прихода сигнала 55
2.1.1 Структура системы анализа пространственного спектра 55
2.1.2 Основной принцип оценки НПВ 56
2.2 Общие методы для определения НПВ сигнала антенной решетки 59
2.3 Факторы, влияющие на результаты оценки НПВ 61
2.4 Другие необходимые знания 62
2.4.1 Разрешение 62
2.4.2 Эрмитовы матрицы 63
2.4.3 Ковариация и ковариационная матрица 63
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ 65
3.1 Введение в алгоритм MUSIC 65
3.2 Математическая модель оценки НПВ 66
3.3 Собственное разложение ковариации решетки 69
3.4 Принцип и реализация алгоритма MUSIC 71
3.5 Улучшенный алгоритм MUSIC 73
3.6 Моделирование алгоритма MUSIC для оценки НПВ 74
3.7 Зависимость между оценкой НПВ и количеством элементов антенной решетки 76
3.8 Зависимость между оценкой НПВ и расстоянием между элементами антенной решетки 78
3.9 Взаимосвязь между оценкой НПВ и количеством снимков 79
3.10 Зависимость между оценкой НПВ и ОСШ 81
3.11 Связь между оценкой НПВ и разностью углов падения сигнала 82
3.12 Алгоритм MUSIC и улучшенный алгоритм MUSIC для когерентных сигналов 84
Вывод 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
СОДЕРЖАНИЕ 89

Весь текст будет доступен после покупки

Антенные решетки с обработкой сигнала широко применяются в различных устройствах таких как радары, сонары, спутниковые системы, системы связи, медицинское оборудование и многое другое. Поэтому это один из важнейших моментов в области обработки сигналов. Обработка сигнала в антенной решётке заключается в усилении полезного сигнала, снижении помех и шумов и итоговом выделении полезных сигналов. По сравнению с традиционным датчиком направленности сигнала, матрица датчиков позволяет гибко управлять лучом, обеспечивая высокое усиление сигнала и высокую помехоустойчивость. Именно по этой причине теория обработки сигналов антенных решеток переживает бум в последнее десятилетие.
Существует два направления исследований для оценки направления прихода волны сигнала: обработка сигналов адаптивных антенных решеток и спектральный анализ. Адаптивность встречается в литературе раньше, спектрального анализа, и уже используется во многих практических инженерных системах. С другой стороны, хотя спектральный анализ быстро развивается и его упоминание можно встретить во множестве научных статей, использование этого метода редко встречается в практических системах. В настоящее время он все еще находится на стадии разработки.
Пространственный спектр является важным понятием в теории обработки групп сигналов. С помощью него представлено распределение сигналов во всех направлениях в пространстве. Следовательно, если можно получить пространственный спектр сигнала, то можно получить и направленность сигнала. Таким образом, спектральный анализ может быть назван также и оценкой направления прихода волны сигнала.

Весь текст будет доступен после покупки

АДАПТИВНЫЕ РЕШЕТКИ И УГЛОВОЕ СВЕРХРАЗРЕШЕНИЕ
Оптимальное решение
Отличие адаптивной фазированной антенной решетки от обычной
Кластер излучателей, называется антенной решеткой, если сигнал с его выхода – y является суммой всех сигналов с выходов отдельных излучателей (рис. 1.1, а):
-(y=?_(i=1)^N-x_i .#(1.1) )
Максимума диаграмма направленности такой решетки достигает по нормали к раскрыву.
Если в тракты излучателей ввести фазовращатели, компенсирующие набеги фаз при приеме колебаний с направления, отличающегося от нормали, то при соответствующем выборе сдвигов фаз ?i, решетка может быть сфазирована в заданном наперед направлении: при этом
-(y=?_(i=1)^N-x_i exp?(j?_i ).#(1.2) )
Обычно сдвиги фаз ?i соответствуют плоскому фронту волны, то есть линейному набегу фаз вдоль раскрыва решетки.
Адаптивной ФАР называется такая решетка, в задачи которой, помимо установки максимума диаграммы направленности в направлении приема сигнала входит задача подавления неизвестных помех с других направлений. Количество помех и их направление прихода волны (НПВ) не заданы. Схема адаптивной ФАР (рис. 1.1, в) получается из схемы обычной ФАР (рис. 1.1, б) заменой фазовращателей системы фазирования на регулируемые весовые коэффициенты wi*, в общем случае комплексные, то есть изменяющие суммируемые сигналы как по фазе, так и по амплитуде. Выбор весовых коэффициентов должен производиться таким образом, чтобы возможно полнее подавить помехи при минимальном ослаблении полезного сигнала.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бялый Л.И., Подтуркин В.В. Алгоритм адаптивной фильтрации и пеленгации источников помех в системе ФАР // Радиотехника. – 2014. – №7-8. – С. 68-73.
2. Гершман А.Б., Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Адаптивное разрешение некоррелированных источников по угловой координате // Изв. вузов. Радиофизика. – 1988. – т.31, №8. – С. 941-946.
3. Гилат А. MATLAB. Теория и практика. – 5-е изд. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 417 с.
4. Журавлев А.К., Хлебников В.А., Радимов А.П. Адаптивные радиотехнические системы с антенными решетками. - 1-е изд. - Л.: ЛГУ, 1991. - 544 с.
5. Лексаченко В.А. Метод адаптации антенной решетки // Радиотехн. и электроника. – 1984. – т.29, №3. – С. 424-427.
6. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. – М.: Радио и связь, 2003. – 200 с.
7. Ратынский М.В. Оценка влияния ширины полосы на возможности адаптивной обработки сигналов в антенных решетках // Радиотехн. и электроника. – 1980. – т.25, №7. - С. 1531-1533.

Весь текст будет доступен после покупки