【摘 要】
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频控阵（Frequency Diverse Array,FDA）由于其距离-角度-时间依赖的波束图特性,成为近年来的一个热点问题。相对于线形阵列和平面阵列,共形阵列具有易于附着载体表面、可减轻对载体空气动力学影响的优点。探索两者结合的阵列性能是值得研究的方向,然而,针对共形FDA却鲜有研究。结合共形阵列和FDA的优点,本文建立共形FDA阵列数学模型,探索阵列特性并研究相关算法。本文的主要工作如下:
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频控阵（Frequency Diverse Array,FDA）由于其距离-角度-时间依赖的波束图特性,成为近年来的一个热点问题。相对于线形阵列和平面阵列,共形阵列具有易于附着载体表面、可减轻对载体空气动力学影响的优点。探索两者结合的阵列性能是值得研究的方向,然而,针对共形FDA却鲜有研究。结合共形阵列和FDA的优点,本文建立共形FDA阵列数学模型,探索阵列特性并研究相关算法。本文的主要工作如下:（1）建立共形FDA的通用模型。在现有的FDA研究基础上,将阵列阵元位置放在三维空间中,针对每个阵元单独进行方向图建模,建立通用的共形FDA通用模型。阵列的方向图建模使用欧拉旋转方法,针对不同的阵元计算不同的欧拉旋转角,建立阵元局部坐标与全局坐标的转换框架。同时,针对柱面,锥形和球形阵列进行具体的仿真分析,分析其波束图特性。（2）提出基于共形FDA的对数频偏波束形成方法,并提出FDA波束图驻留时间分析算法并将其应用于平面FDA。针对共形FDA,使用对数频偏波束形成实现期望的单峰方向图,消除距离维的周期性。针对脉冲平面FDA,首次实现了对固定观察点波束驻留时间的定量分析,通过使用不同发射信号频偏的编码方法,探索阵列几何构型、时间、距离、角度等因素对驻留时间的影响,同时研究波束聚焦特性。（3）提出一种基于共形FDA-MIMO的降维多重信号分类（Reduced-Dimension-Multiple Signal Classification,RD-MUSIC）参数估计算法。将共形阵列引入FDA-MIMO的阵列构型中,首次创建共形FDA-MIMO雷达数学模型。使用MUSIC算法进行参数估计,同时为降低传统MUSIC算法因三维参数搜索带来的运算量,提出一种新的降维MUSIC算法。同时对RD-MUSIC算法进行复杂度分析,并推导了基于共形FDA-MIMO雷达参数估计的克拉美-罗下界（Cramér-Rao lower bound,CRLB）,利用数值仿真证明了RD-MUSIC算法的有效性。
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