基于模糊函数的复杂信号分析

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在雷达信号处理中,目标或者辐射源的定位一直是一个热点问题。而时频分析方法在阵列信号处理中的应用有较广阔的应用前景,由于模糊函数相较于其他时频分析方法在处理噪声方面的优势,所以模糊函数与阵列信号处理方法结合进行目标或者辐射源的定位研究具有重要的研究意义。频控阵(Frequency Diverse Array,FDA)雷达作为一种新体制雷达,其波束指向具有距离依赖性,研究频控阵雷达模糊函数以及其在目标或者辐射源的定位方法具有重大意义。所以本文在频控阵与模糊函数基础上,主要做出以下工作:(1)给出模糊函数的基本意义与性质,对常见信号的模糊函数进行了仿真分析,然后对频控阵雷达的基本概念与知识进行介绍,并且分析了其与传统相控阵雷达波束指向的不同,最后指出其应用前景。(2)基于在本文中推导雷达模糊函数的信号模型,对相控阵雷达模糊函数进行推导,建立数学模型,对相控阵雷达发射常见的信号的模糊函数进行仿真验证。在此基础上,对频控阵雷达模糊函数模型进行推导,对其基本性质进行证明,然后对频控阵雷达发射基本信号的模糊函数进行仿真分析。最后将其和相控阵雷达模糊函数进行对比分析。(3)研究模糊函数在频控阵雷达定位中的应用,首先给出了相控阵多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达的数学模型,并以此为基础对频控阵MIMO雷达信号模型推导,然后介绍了经典的多重信号分类(Multiple Signal classification,MUSIC)算法,对时频分析在阵列信号处理中的应用给出数学证明。在此基础上,对基于模糊函数的MUSIC算法进行仿真验证。结合频控阵MIMO雷达、模糊函数、MUSIC算法提出了一种基于模糊函数和MUSIC算法的频控阵MIMO雷达目标定位方法,从仿真实验可以得出其在对目标角度和距离估计的精确度在低信噪比下的有效性。然后对旋转不变性子空间法(Estimating Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)算法原理介绍,基于频控阵MIMO、ESPRIT算法、模糊函数提出一种基于模糊函数和ESPRIT算法的频控阵MIMO目标定位方法,从仿真实验可以得出其在对目标角度和距离估计的精确度在低信噪比下的有效性。
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