UWB雷达的高精度虚拟波束形成：自回归模型与Hermite分数滤波器优化

本文主要探讨了在超宽带（UWB）雷达数字波束形成（DBF）领域的创新技术，即结合自回归模型的Hermite分数延迟滤波器集应用。传统的UWB DBF面临着延迟补偿滤波器和天线阵列孔径对性能的关键影响，因此，研究者们寻求提高精度和扩大有效覆盖范围的方法。 首先，文章提出了一种高分辨率的DBF策略，它利用Hermite分数延迟滤波器组来处理UWB信号。Hermite分数延迟滤波器相较于传统的Lagrange分数延迟滤波器，具有显著的优势。它们在幅值响应上表现更为精确，特别是在整个频率范围内，这意味着能提供更稳定的信号处理性能。 此外，文中引入了一种基于自回归（AR）模型的虚拟阵列创建算法。这个算法通过向量外推法将有限的物理天线阵列扩展到了六倍的光程，从而显著提升了天线系统的空间分辨率和探测能力。这种虚拟阵列技术能够克服物理阵列的局限，增强信号处理的灵活性和有效性。 理论分析部分深入探讨了这种方法的优越性，包括滤波器组的群延迟特性以及其在实际信号处理中的应用效果。通过与传统方法的比较，证明了新方法在性能上的提升，尤其是在复杂环境中，如多路径干扰和高速移动目标的检测方面。 仿真结果部分展示了使用UWB线性调频（LFM）信号的DBF性能，验证了结合自回归模型的Hermite分数延迟滤波器集在各种应用场景下的优越性能。无论是静态还是动态环境，这种新型DBF方案都能提供更高的定位精度和更好的抗干扰能力。 这项研究不仅为UWB雷达的DBF技术带来了新的突破，而且为未来的无线通信和雷达系统设计提供了重要的理论支持。通过改进的滤波器技术和虚拟阵列扩展，该方法有望在军事、航空、自动驾驶等领域发挥关键作用。