吉林大学学报(工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (5): 1735-1744.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180442

• • 上一篇    

基于特征空间的子阵级自适应和差波束测角方法

曹运合(),曾丽,王宇   

  1. 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室,西安 710071
  • 收稿日期:2018-05-05 出版日期:2019-09-01 发布日期:2019-09-11
  • 作者简介:曹运合(1978-),男,教授,博士.研究方向:雷达信号处理,阵列信号处理,高速实时信号处理,DSP与FPGA开发.E-mail:caoyunhe@mail.xidian.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(61771367)

Adaptive sum and difference beams angle measurement method at subarray level based on feature space

Yun-he CAO(),Li ZENG,Yu WANG   

  1. National Key Laboratory of Radar Signal Processing, Xidian University, Xi'an 710071, China
  • Received:2018-05-05 Online:2019-09-01 Published:2019-09-11

摘要:

针对在有源干扰的情况下,自适应信号处理在抑制干扰的同时影响了和、差波束权矢量,使和差方向图发生畸变,和差单脉冲测角产生较大偏差,从而导致和差测角性能下降甚至失效的问题,提出了一种针对均匀子阵自适应差波束权值的方法,能在抑制干扰的同时得到高测角性能,自适应鉴角曲线与理想和差鉴角曲线基本重合,本文算法具有很好的稳健性,在存在指向误差和小快拍数条件下依然可获得很好的测角性能。同时与子阵级广义旁瓣相消的单脉冲测角方法相比较,本文方法体现了优势。最后,通过仿真结果验证了本文方法的有效性。

关键词: 信息处理技术, 单脉冲测角, 和差波束, 子阵, 特征空间

Abstract:

In the case of active interference, while the interference is suppressed, adaptive signal processing affects the sum beam and difference beam weight vectors, the sum beam and difference beam distortion occur, which make sum-difference angle measuring method produce a larger deviation, leading to the performance degradation of sum-difference angle measuring method. To solve these problems, a method of adaptive difference beam weighting for uniform subarrays is proposed, which could get high angle measurement performance while restraining interference. So the adaptive angle detection curve coincides with idea sum and difference angle curve. The proposed method is robust and can achieve good angle measurement under the presence of pointing errors and small snapshots. Comparison to monopulse angle measurement method for generalized sidelobe cancellation at subarray level reflects the advantages of proposed method. The computer simulation proves the efficiency of the algorithm.

Key words: imformation processing technology, monopulse angle measurement, sum and difference beams, subarray, feature space

中图分类号: 

  • TN957.2

图1

广义旁瓣相消原理图"

图2

子阵级广义旁瓣相消的和差波束方向图"

图3

基于特征空间的子阵级和差波束方向图"

图4

子阵级广义旁瓣相消的单脉冲比曲线"

图5

基于特征空间的子阵级自适应和差波束单脉冲比曲线"

图6

基于特征空间的子阵级和差波束方向图"

图7

基于特征空间的子阵级自适应和差波束的单脉冲比曲线"

图8

有指向误差时子阵级广义旁瓣相消的单脉冲比曲线"

图9

有指向误差时,基于特征空间子阵级自适应和差波束的单脉冲比曲线"

图10

采样点数较少时,子阵级全自适应和基于特征空间的子阵级自适应和波束方向图"

图11

采样点数较少时,子阵级全自适应和基于特征空间的子阵级自适应差波束方向图"

图12

采样点数较少时基于特征空间的子阵级自适应和差波束方向图"

图13

采样点数较少时基于特征空间子阵级自适应和差波束的单脉冲比曲线"

1 张小飞, 汪飞, 徐大专 . 阵列信号处理的理论和应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 2010.
2 杨雪亚, 刘张林 . 子阵级和差波束形成及测角方法研究[J]. 中国电子科学研究院学报, 2015, 10(1): 82-86.
Yang Xue-ya , Liu Zhang-lin . Research on beam-forming and angle measurement method at sub-array level for planar array [J]. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology, 2015, 10(1): 82-86.
3 孙海浪, 侯庆禹, 陈昌云, 等 . 单脉冲和差波束及测角方法研究[J]. 航天电子对抗, 2012, 28(1): 42-44.
Sun Hai-lang , Hou Qing-yu , Chen Chang-yun , et al . Study on the method of sum and difference patterns and angle method[J]. Aerospace Electronic Warfare, 2012, 28(1): 42-44.
4 胡航, 张皓 . 一种改进的两级子阵级自适应单脉冲方法[J]. 电子学报, 2009, 37(9): 1996-2003.
Hu Hang , Zhang Hao . An improved two-stage processing approach of adaptive monopulse at subarray level[J]. ACTA Elecronica Sinica, 2009, 37(9): 1996-2003.
5 胡航, 张皓 . 子阵级自适应差波束的方向图控制方法[J]. 信号处理, 2009, 25(3): 357-361.
Hu Hang , Zhang Hao . The pattern control approaches of adaptive different beam at subarray level[J]. Signal Processing, 2009, 25(3): 357-361.
6 陈亮, 盛卫星, 马晓峰 . 改进的基于旁瓣对消的单脉冲测角算法[J]. 数据采集与处理, 2012, 27(3): 309-313.
Chen Liang , Sheng Wei-xing , Ma Xiao-feng . Improved monopulse estimation algorithm based on general sidelobe caneeller[J]. Journal of Data Acquisition and Processing, 2012, 27(3): 309-313.
7 Moon S H , Han D S , Cho M J , et al . A new GSC using monopulse angle estimation technique for fast target tracking[C]∥IEEE International Symposium on Phased Array Systems & Technology, Boston, MA, USA, 2003: 158-163.
8 戴幻尧, 李永帧, 王雪松, 等 . 单脉冲雷达的干扰对消和极化抑制技术[J]. 雷达科学与技术, 2010, 8(5): 431-437.
Dai Huan-yao , Li Yong-zhen , Wang Xue-song , et al . Interference cancellation and polarization suppression technology based on monopulse radar[J]. Radar Science and Technology, 2010, 8(5): 431-437.
9 Zhang X , Li Y , Yang X , et al . A novel constrained monopulse technique for adaptive phased arrays in the presence of interference[C]∥2016 CIE International Conference on Radar(RADAR), IEEE, 2016: 1002-1006.
10 廖晖, 黄忠平 . 基于自适应旁瓣对消的测角研究[J]. 现代雷达, 2010, 32(5): 31-33, 38.
Liao Hui , Huang Zhong-ping . Monopulse estimation based on adaptive side lobe cancelation[J]. Modern Radar, 2010, 32(5): 31-33, 38.
11 廖晖, 黄忠平 . 基于方向图保形的单脉冲测角算法[J]. 中国电子科学研究院学报, 2010, 5(3): 301-304.
Liao Hui , Huang Zhong-ping . Conformal-pattern-based monopulse estimation algorithm[J]. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology, 2010, 5(3): 301-304.
12 Lopez P , Rodriguez J A , Ares F , et al . Subarray weighting for the difference patterns of monopulse antennas: joint optimization of subarray configurations and weights[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2001, 49(11): 1606-1608.
13 He Y D , Zhou J , Zhou B H . Adaptive sum and difference beamforming for monopulse system with array antennas[C]∥International Conference on Wireless Communications Networking & Mobile Computing, Chengdu, China, 2010.
14 Moon S H , Han D S , Oh H S , et al . Monopulse angle estimation with constrained adaptive beamforming using simple Mainlobe maintenance technique[C]∥IEEE Military Communications Conference, Boston, 2003: 1365-1369.
15 刘雪松, 周凡, 周泓, 等 . 基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2016, 46(4): 1330-1336.
Liu Xue-song , Zhou Fan , Zhou Hong , et al . Parallel subarray beamforming algorithm based on cross array[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2016, 46(4): 1330-1336.
16 康晓涛, 晁文兰, 王昊, 等 . 均匀线阵双基地MIMO雷达目标角度估计[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2014, 44(5): 1460-1465.
Kang Xiao-tao , Chao Wen-lan , Wang Hao , et al . Joint parameter estimation based on uniform linear array of double-base MIMO radar[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2014, 44(5): 1460-1465.
[1] 卢洋,王世刚,赵文婷,赵岩. 基于离散Shearlet类别可分性测度的人脸表情识别方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1715-1725.
[2] 郭继昌,吴洁,郭春乐,朱明辉. 基于残差连接卷积神经网络的图像超分辨率重构[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1726-1734.
[3] 董超,刘晶红,徐芳,王仁浩. 光学遥感图像舰船目标快速检测方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(4): 1369-1376.
[4] 王柯俨,胡妍,王怀,李云松. 结合天空分割和超像素级暗通道的图像去雾算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(4): 1377-1384.
[5] 托乎提努尔,张海龙,王杰,王娜,冶鑫晨,王万琼. 基于图形处理器的高速中值滤波算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 979-985.
[6] 付银娟,李勇,徐丽琴,张昆辉. NLFM⁃Costas射频隐身雷达信号设计及分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 994-999.
[7] 苏寒松,代志涛,刘高华,张倩芳. 结合吸收Markov链和流行排序的显著性区域检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1887-1894.
[8] 徐岩,孙美双. 基于卷积神经网络的水下图像增强方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1895-1903.
[9] 李居朋,张祖成,李墨羽,缪德芳. 基于Kalman滤波的电容屏触控轨迹平滑算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1910-1916.
[10] 黄勇,杨德运,乔赛,慕振国. 高分辨合成孔径雷达图像的耦合传统恒虚警目标检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1904-1909.
[11] 应欢,刘松华,唐博文,韩丽芳,周亮. 基于自适应释放策略的低开销确定性重放方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1917-1924.
[12] 陆智俊,钟超,吴敬玉. 星载合成孔径雷达图像小特征的准确分割方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1925-1930.
[13] 刘仲民,王阳,李战明,胡文瑾. 基于简单线性迭代聚类和快速最近邻区域合并的图像分割算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1931-1937.
[14] 单泽彪,刘小松,史红伟,王春阳,石要武. 动态压缩感知波达方向跟踪算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1938-1944.
[15] 姚海洋, 王海燕, 张之琛, 申晓红. 双Duffing振子逆向联合信号检测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1282-1290.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!