交会对接微波雷达中干涉仪近场测向算法研究

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波达方向(DOA)估计是阵列信号参数估计的代表,传统的高分辨DOA估计算法通常假定空间信源位于阵列远场,各个阵元接收到的信号波前为平面波。然而,当信源靠近阵列位于近场菲涅尔区域时,平面波前的假设不再成立,从而引入了近场源问题。在实现空间交会对接的过程中,通常利用微波雷达对航天器的相对位置进行测量,当目标运动到雷达的近场区域时,近场源测向问题随之产生。针对交会对接这一关键技术,论文对如何实现近场源目标的快速准确定位展开研究。首先介绍了信号源分别位于远近场时,对其进行测向的基本理论知识。其次,在距离信息已知的前提下,将传统的远场模型下相位干涉仪测向扩展到近场情况,提出了三种不同基线组合的近场源干涉仪快速测向方法,分别为长短基线、虚拟基线和双长基线。这三种方法充分利用了交会对接系统的便利条件和干涉仪测向的优势,避免了多维谱峰搜索带来的大运算量,无需构造协方差矩阵或者高阶累积量,极大的降低了运算量和算法复杂度,利于工程实现,计算机仿真结果表明了方法的有效性。最后,结合实际项目交会对接微波雷达,在给定的硬件条件下,通过对暗室环境中两组主机天线接收到的实际数据进行处理,验证了近场源双长基线干涉仪测向算法的可行性和有效性。
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