基于FFT的數(shù)字多波束測向算法研究

低信噪比下的高精度DOA估計(jì)是信號(hào)處理中的一個(gè)難點(diǎn)，傳統(tǒng)的DOA測量方法和現(xiàn)代空間譜估計(jì)算法只適用于高信噪比環(huán)境。該文將傳統(tǒng)的振幅測向法、數(shù)字多波束形成和FFT相結(jié)合，提出了一種基于頻域處理的振幅測向算法，仿真實(shí)驗(yàn)表明該算法在信噪比為0～?25 dB的噪聲環(huán)境中可以進(jìn)行高精度DOA估計(jì)。
關(guān) 鍵 詞 DOA估計(jì); 多波束形成; 快速傅里葉變換; 低信噪比; 無源雷達(dá)

傳統(tǒng)的有源雷達(dá)由于受到電子偵察、電子干擾、隱形飛行器和反輻射導(dǎo)彈的威脅已不能滿足現(xiàn)代電子戰(zhàn)的要求，基于非合作性照射源的無源雷達(dá)由于具有反電子偵察與電子干擾、反隱身、反反輻射導(dǎo)彈等優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國的密切關(guān)注并成為一個(gè)研究熱點(diǎn)[1,2]，而低信噪比下的DOA估計(jì)是此類系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的DOA測量方法有相位法和振幅法，其空間分辨力完全由陣列孔徑或天線圖尖銳程度決定，因此它們的精度和分辨力都不高；以MUSIC[3]、ESPRIT、TLS-ESPRIT[4]、Root-MUSIC[5]、Beamspace Root-MUSIC[6]、Beamspace ESPRIT[7]為代表的空間譜估計(jì)算法具有極高的分辨力和優(yōu)良的測角精度，同時(shí)可以保證空間覆蓋范圍，空間譜估計(jì)算法具有對(duì)入射信號(hào)到達(dá)角估計(jì)的漸進(jìn)無偏性和超分辨特性，可以用于高密度信號(hào)環(huán)境下無線電測向。當(dāng)目標(biāo)反射信號(hào)處于信噪比為?10～?30 dB的噪聲環(huán)境中時(shí)，傳統(tǒng)的DOA測量方法和空間譜估計(jì)算法的性能都將極大降低或基本失效；高階累積量算法和循環(huán)譜估計(jì)具有更低的信噪比要求，但真正在這樣低的信噪比下能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的有效算法迄今為止還未見公開報(bào)道。為此，本文提出一種低信噪比下的DOA估計(jì)算法。
1 數(shù)字多波束測向
傳統(tǒng)的振幅法測向根據(jù)測向天線系統(tǒng)偵察信號(hào)的相對(duì)幅度大小來確定信號(hào)的到達(dá)方向，數(shù)字波束形成為振幅法測向提供了更廣泛的應(yīng)用范圍。