胡衍墨,邓维波,刘爱华,张 鑫

(1.哈尔滨工业大学电子与信息工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001;2.上海无线电设备研究所,上海 201109)

0 引言

主瓣内多目标分辨一直以来都是阵列信号处理的研究重点,在雷达抗干扰[1]、目标识别等领域有着极大的应用潜力。然而,采用传统的阵列信号处理方法进行波束测角,分辨空间中的两个目标时,分辨能力严重依赖雷达的波束宽度,不能分辨一个波束内的两个目标,即存在瑞利限[2-3]。

为提升角度分辨能力,已有多种超分辨算法被提出,例如多重信号分类(MUSIC)算法[2]、旋转不变子空间(ESPRIT)算法[4]、基于压缩感知(CS)的角度超分辨算法[5]等。出于稳定性和计算量的考虑,本文采用平滑MUSIC 算法处理主瓣内的相干目标回波信号,突破瑞利限,以提升角度分辨能力。特别地,对主瓣内存在两个目标的特殊情况进行分析,给出双目标情况下的二维面阵平滑方法,并分析该方法的计算复杂度。

此外,不同通道间存在的幅相误差以及天线耦合效应[6]等会对空间测角产生一定影响,因此需要进行通道补偿。本文采用先进的补偿技术,利用波达方向(DOA)估计中的信号矩阵特性修正阵列的幅相误差[7],并利用强回波信号进行幅相误差校正,恢复空间角度的估计精度和分辨能力。

1 二维平面阵信号模型

二维平面阵列示意如图1所示。建立以阵元中心o为原点的直角坐标系oxyz,设平面阵列的阵元数为MN,阵元间隔均为半波长。阵元位置矩阵(T 为矩阵转置运算符),其中阵元(m,n)的位置矢量dm,n=[xm,yn]T,xm和yn分别代表阵元(m,n)在x轴和y轴上的位置坐标,m=1,2,…,M,n=1,2,…,N。……