无人机接收阵列雷达系统的时间同步技术研究

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随着无人机的应用越来越广泛,其在现代战争中有着无可替代的作用,高精度的时间同步是实现多无人机编队轻量化、协同工作的关键技术之一。本文主要从理想场景以及受多径效应影响的场景对无人机接收阵列雷达系统的时间同步技术进行研究,论文的主要工作如下:1.在理想场景下,根据本文所属的无人机接收阵列雷达系统这一背景选择采用直达波进行时间同步。首先介绍了采用扩展滑窗积累法进行时间同步的方法,但该方法的时间同步精度只能达到采样周期。为进一步提高时间同步精度,本文提出了扩展滑窗积累法联合MUSIC算法进行时间同步,有效解决了时间同步精度受采样周期限制的情况。仿真实验表明,利用所提算法在信噪比为10 d B的情况下,其时间同步精度小于1 ns,满足工程要求,算法时间同步精度得到了明显提高;2.在受多径效应影响的场景下,针对利用MUSIC算法估计时延的算法在少快拍、低信噪比情况下时延估计精度不高的情况,提出利用压缩感知技术估计时延的算法;3.在受多径效应影响的场景下,针对压缩感知技术中常用的利用OMP算法、ROMP算法估计多径时延容易出现错选原子导致精度不高的问题,本文提出利用回溯思想对原子进行二次选择的SP算法进行多径时延估计。仿真实验表明,利用SP算法估计多径时延的精度明显优于OMP算法以及ROMP算法;4.在受多径效应影响的场景下,针对SP算法在解决最小二乘问题时采用最小二乘法进行求解存在矩阵求逆操作,导致算法时间复杂度高,运行时间长,且求逆操作中存储矩阵会造成空间占用。为解决这一问题,本文提出子空间追踪法联合共轭梯度法进行时间同步。该算法在SP算法基础上,优先采用共轭梯度法替代最小二乘法求解最小二乘问题,有效降低了算法运行时间,提高了资源利用率。仿真实验表明,在信噪比为10 d B的情况下,本文所提子空间追踪法联合共轭梯度法的时间同步精度小于1 ns,满足工程要求,时间同步精度相较于OMP算法有了显著提升,抗干扰能力强,具有很好的实用性以及较强的鲁棒性,且算法运行速度相较于SP算法提升了10.1%。
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