分布式舰载高频地波雷达MIMO阵列综合技术研究.pdf

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1、硕士学位论文分布式舰载高频地波雷达MIMO阵列综合技术研究TECHNIQUESOFMIMOARRAYSYNTHESISFORDISTRIBUTEDSHIPBORNEHIGHFREQUENCYSURFACEWAVERADAR程光侠哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN911.72学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文分布式舰载高频地波雷达MIMO阵列综合技术研究硕士研究生：程光侠导师：杨强教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大

2、学ClassifiedIndex:TN911.72U.D.C.:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTECHNIQUESOFMIMOARRAYSYNTHESISBASEDONDISTRIBUTEDSHIPBORNEHIGHFREQUENCYSURFACEWAVERADARCandidate：ChengGuangxiaSupervisor：Prof.YangQiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringInformationandCom

3、municationSpeciality：EngineeringSchoolofElectronicsandInformationAffiliation：EngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要相对于岸基型高频地波雷达，舰载布阵平台为高频地波雷达带来了更高的灵活性及安全性，在远洋探测及深海作战方面有着重要意义。本课题所研究的分布式舰载平台通过舰载编队的方式能够成功的达到孔径扩

4、展的目的，带来较好的主瓣性能。然而，不同舰载编队模型以及舰船间的最小安全距离将会造成阵列峰值旁瓣性能的严重恶化，极大降低了雷达的抗干扰能力。此外，随着舰船数的增加，阵元数成倍增长，给雷达系统的布阵成本及信号处理复杂度带来巨大压力，从而阻碍了其在实际工程中的应用。针对上述问题，本课题以阵列综合技术为切入点，围绕分布式舰载高频地波雷达与MIMO阵列技术结合过程中如何对阵元合理稀布以及如何降低因安全距离限制带来的高旁瓣问题进行研究与分析。首先，对三种简化后的舰船编队模型，建立了直线分布式MIMO阵列、交错分布式MIMO阵列及扇形分布式MIMO阵列模型，仿

5、真分析了三种阵列模型下不同布阵方式对应的方向图性能，验证了大间隔子阵带来的峰值旁瓣抬高的问题。之后，针对直线分布式MIMO阵列模型，解决了子阵半波长均匀满阵情况下的权值优化、阵列稀布和阵元位置及权值联合优化的问题。仿真验证了基于近几年提出的鸡群算法（Chickenswarmoptimization,CSO）及鲸群算法（Salpswarmalgorithm,SSA）的阵列优化算法的有效性，并对比分析了两种算法的优化性能。在阵列稀布、阵元位置及权值联合优化问题中，结合实际舰船布阵的需求，提出了子阵同分布约束条件。并通过仿真实验分析了该约束条件对峰值旁瓣

6、性能优化结果的影响。最后，针对交错分布式及扇形分布式MIMO阵列模型，对阵列稀布设计问题进行研究，给出了阵元稀布率为30%情况下，不同子阵数对应的最优峰值旁瓣性能及对应的最优阵元位置分布情况。对两种不同阵列模型，分别采用粒子群算法（Particleswarmoptimization,PSO）及遗传算法（GeneticAlgorithm,GA）进行阵列稀布设计。仿真验证了算法的有效性并给出了稀布优化后阵元位置分布情况。关键词：分布式舰载；高频地波雷达；MIMO阵列；阵列综合；组合优化算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCompar

7、edtoshore-basedhigh-frequencygroundwaveradars,theshipboardarrayplatformbringshigherflexibilityandsecuritytohigh-frequencyground-waveradars,andisofgreatsignificanceinoceanexplorationanddeep-seaoperations.Thedistributedshipboardplatformstudiedinthispapercansuccessfullyachievethe

8、purposeofapertureexpansionthroughshipboardformationandbringab