反辐射无人机测向技术仿真分析

针对某型反辐射无人机导引头长短基线法测向时测向带宽受天线单元尺寸大小限制的问题,提出采用五元均匀圆阵干涉仪法替代长短基线法进行测向.首先从理论上对长短基线法测向和五元均匀圆阵干涉仪法测向进行了分析,然后给出了这两种测向方法的测向精度和Matlab软件解模糊运算时间的仿真结果.理论分析和仿真结果表明,在天线阵孔径相同条件下,在全频段范围内采用五元均匀圆阵干涉仪法的测向精度比长短基线法的测向精度高,并且测向不受半波长的影响,但五元均匀圆阵干涉仪法的解模糊运算量远大于长短基线法.     

阵列通道误差校正算法及DSP实现

阵列通道幅相不一致性严重影响测向性能。基于辅助源的相关校正理论,研究了通过在天线馈电口输入辅助信号,再对信号求相关来实现对阵列通道不一致性的校正;并分析了基于多基线数字干涉仪体制的测向原理,利用五元圆形天线阵列估计出了地面目标的到达角。此外,还讨论了所有算法的DSP实现,计算机模拟证实了方法的有效性。     

盖氏半径法在超分辨测向算法中的应用研究

确定空间同频窄带信号源数在超分辨测向中至关重要，是能否成功测向的前提条件。本文将盖氏圆盘定理应用于阵列天线超分辨测向算法中，对协方差矩阵进行交换，将噪声圆盘和信号圆盘分开，进行盖氏圆盘估计，此方法能准确估计出被测信号源数，从而可提高超分辨测向的精度。同时在任意形天线阵条件下，进行了计算机仿真，并与利用最小描述准则的方法进行了比较，结果表明本方法对于超分辨测向有很大实际意义，能够提高测向精度。     

基于改进MUSIC算法的短波非规则天线阵列测向系统

针对短波无线电测向场地选址困难的问题,提出了一种基于改进多信号分类（MUSIC）算法的短波非规则天线阵列测向系统.该算法可使短波无线电测向系统部署在地势平坦地区,还可以部署在山区、丘陵等复杂地形,有效解决了短波无线电测向系统的选址问题.在对该算法进行理论建模和计算机仿真验证的基础上,开发了短波非规则阵列测向原型系统,并在实际环境中进行了大量现场测试.测试结果表明,改进MUSIC算法具备了在非规则阵列条件下进行来波信号方位测定的能力,相应的非规则天线阵列测向系统能够在复杂地形条件下实现测向功能.     

三站匀扫波束时差定位及测量误差

该文针对仅由时差测量所得到的波束扫描角,并利用平面三角函数关系,即能直接在极坐标系中导出非直线不等间距三站阵列对匀速扫描雷达站的定位公式。应用误差估计理论所做的分析显示,基于匀速波束扫描时差测量的三站无源定位系统具有较高的测向精度,且在基线方向不存有测向盲区。采用非直线、不等距布阵亦能进一步有效降低测向误差。如V形布阵,则在阵列夹角的中心线上具有最小误差值。同时,误差分析亦表明,目前所给出的距离公式的测量误差还是较大的。     

基于凸优化及其求解软件的最低旁瓣方向图综合算法

针对任意阵列天线的方向图综合问题,提出了基于凸优化及其求解软件的方向图综合方法。其中针对最低旁瓣方向图综合问题的特殊性,利用了凸优化的优良数值求解特性,以及最新的凸优化求解软件cvx对任意阵列天线的最低旁瓣方向图综合算法进行了有效的建模和求解,获得了满足给定要求的综合方向图。并通过详细的仿真分析验证了所提方法的正确性和有效性,而且优于当前提出的迭代算法。     

多口径组合阵列子空间DOA测向算法

现有各类子空间DOA测向算法为避免阵列模糊一般要求阵元间距小于半波长,但为获得更好的测向性能又需要较大的阵列尺寸,这需要大量的阵元,提高系统复杂度和成本.为克服这个问题,本文基于多重信号分类(MUSIC)算法提出一种采用半径不同的多口径组合阵列进行DOA测向方法.其中小尺寸阵列能够避免测向模糊问题,同时对空间谱起到平滑作用,从而降低空间谱计算复杂度;而具有较少阵元数目的大尺寸阵列主要用于提高测向算法精度和分辨力.本文给出算法的原理与实现步骤,并对算法精度和分辨力进行了分析和仿真,理论分析和仿真结果表明算法的有效性.     

适用于宽带接收阵列的无模糊二维DOA估计

为了满足宽带侦收的要求,提出了一种新的基于环形阵列的宽带天线阵列配置方案,利用2组独立空间欠采样通道得到有模糊的信号空域信息,并结合一定的解模糊算法和配对方法得到无模糊的空间信号到达角(DOA)估计. 仿真结果表明,所提算法在搜索量小的优势下能实现二维方向角的高精度估计及正确配对,且2组通道的采样数据可并行处理,增强了算法的实时性.     

基于瞬时互相关和STFT的LFM信号测向算法

现代电子对抗中,实现对线性调频(LFM)信号这种低截获概率雷达信号的精确测向已经非常重要.针对LFM信号提出一种无模糊、高精度的DOA估计算法.该算法首先计算单基线天线接收到的信号的瞬时互相关,然后通过短时傅里叶变换(STFT)提取互相关输出中的单频信号.利用该信号的频率与到达角之间单调的对应关系实现对到达角的无模糊估计.算法克服了相位干涉仪测向算法中存在的多值模糊问题,并且由于只需要单基线天线,所以能够应用于天线孔径尺寸受限的场合.对算法的性能进行了理论分析,推导了测向算法的精度和估计误差,并且理论推导了角度分辨率和测角实时性之间的量化关系,仿真实验结果表明了该算法的正确性和有效性.     

基于任意形状平面阵列的二维测向技术研究

实际测向环境对天线阵的布阵形状要求较严,形状选择的合理与否将直接影响测向精度、测向带宽及测向频谱的范围.针对阵列形状和二维测向的实际问题,建立了利用任意形状平面阵列对空间多目标源进行二维测向的数学模型,并利用该模型和MUSIC算法对空间多目标实现了超分辨二维测向,简要地概括了算法实现的具体步骤,从而对以往的测向技术有了一定程度上的改进.计算机仿真结果表明了理论分析的正确性及数学模型的有效性.     

基于改进RD-MUSIC算法与稀疏方形阵列的双局放源超声定位方法研究

电气设备局部放电超声阵列定位是将超声阵列传感器与阵列信号处理技术应用于局部放电超声定位的一种新方法。研究表明,传统的测向算法对双局放源的定位精度不足,分辨力较低;满阵传感器结构复杂且成本昂贵,不适合工程应用。据此,提出一种基于改进RD-MUSIC(Reduced Dimension-Multiple Signal Classification)的测向算法和稀疏方形阵列传感器的双局放源检测方法。以稀疏度为4阶的4×4方形平面阵列传感器为例,研究了基于改进RD-MUSIC算法的双局放源的波达方向估计算法的有效性。仿真结果显示改进RD-MUSIC算法得到的测向星谱图可直观获得DOA估计量,提高了计算速度和测向精度,实验验证了该方法的有效性。     

基于载波相位差值的室内Wi-Fi定位方法

到达角（AoA）的角度分辨力低,导致基于信道状态信息（CSI）的AoA定位精度难以突破亚米级.为了提升定位精度,提出了一种基于载波相位差值的室内Wi-Fi高精度定位方法.首先,提取CSI中心频点子载波的相位信息和直视路径的信号飞行时间,通过虚拟参考点构建载波相位差分定位模型,实现目标初始定位;然后,结合目标初始定位位置,采用虚拟基线约束的方法实现整周模糊求解;最后,提出基于扩展卡尔曼滤波的载波相位定位优化算法,得到目标精确位置.此外,通过实验对比了直线和任意路径下的动态定位结果,所提定位方法的中值定位误差在0.25 m以内,具有更高的准确性和可靠性.     

舰载圆形超分辨测向天线阵性能的研究

在music算法的基础上首先对其进行完善,分析,并给出了任意形状天线阵列超分辨测向的通用算法,简要地概括出了算法实现的具体步骤,同时对通用算法做了改进,提出了插值后的music算法,该算法能展宽测向的频率范围,提高了测向的精度,然后利用music算法对圆形超分辨测向天线阵从不同元半径,不同被测信号源的个数,用matlab语言进行了计算机仿真实验研究,并给出了一些具体的 实验结果。     

阵列测向系统性能分析与仿真

测向模糊和测向精度是阵列测向系统的重要性能指标,特别是在阵元间距与载波波长之比很大时,不同的阵列结构的测向模糊特性有明显的不同,通过对测向模糊的理论分析,利用MUSIC算法,在八元均匀园阵和七元均匀L阵及非均匀L阵的基础上,对测向系统进行了性能仿真。根据对这三个不同阵列的模糊性和测向精度的比较与分析,得出了具体阵列的设计方案。     

基于分形天线阵列的快速DOA估计算法（增刊）

针对智能天线要求结构尺寸小和测向算法收敛快的问题，在深入论述分形天线阵列技术和降秩理论的基础上，提出基于Cantor线性阵列天线的快速DOA估计算法。不仅使得智能天线的结构尺寸减小了30%，通过多级嵌套维纳滤波器前向递推的方法，子空间的分解和维数确定可同时进行，不需要估计接收信号的协方差矩阵和对其作特征值分解，运算量可以明显降低，收敛速度快。该方案具有很好的理论价值以及应用前景，蒙特卡罗仿真结果表明了本方法的有效性。     

非圆信号的二维相干测向新方法

传统的二维相干测向算法都是针对圆信号提出的,且要求大快拍数和较多阵元数,在低信噪比时估计性能较差.通过充分利用非圆信号的特点和L型阵列的结构优势,提出了一种非圆信号的二维解相干新方法.该方法利用阵列接收信号数据及其共轭信号数据,重新构造阵列接收数据矩阵,有效地扩展了阵列孔径;同时,提出了一种修正的空间平滑技术进行解相干,最后采用ESPRIT算法实现相干信号的二维DOA估计.所提方法具有阵列利用率高的优点,能够有效弥补传统二维测向算法阵列利用率低的缺点,提高了ESPRIT算法在低信噪比时的估计性能.实验仿真结果表明,所提方法能够有效实现二维相干信号估计并且估计性能优良.     

阵列测向系统性能分析与仿真

测向模糊和测向精度是阵列测向系统的重要性能指标，特别是在阵元间距与载波波长之比很大时，不同的阵列结构的测向模糊特性有明显的不同，通过对测向模糊的理论分析，利用MUSIC算法，在八元均匀园阵和七元均匀L阵及非均匀L阵的基础上，对测向系统进行了性能仿真。根据对这三个不同阵列的模糊性和测向精度的比较与分析，得出了具体阵列的设计方案。     

独立信号与相干信号并存的任意阵列测向方法

针对现有的基于压缩感知理论的测向方法,其阵元利用率较低且对信噪比要求较高,基于压缩感知理论,提出了一种信号子空间测量模型,并将其用于独立信号与相干信号同时存在的情况,实现了任意阵列测向,有效扩展了阵列孔径并提高了低信噪比时的估计性能.该方法首先对独立信号的入射角度进行估计并消除相干信号的干扰;然后利用斜轴投影技术获得只含相干信号信息的数据矩阵,进而估计出相干信号的波达方向.理论分析和实验仿真结果表明,所提方法具有计算简便、阵列利用率高以及低信噪比时估计性能好等优点.     

基于改进阻塞矩阵的DMA小信号主瓣保形与导向失配恢复方案

传统阵列天线在运用阻塞矩阵预处理对抗主瓣强干扰过程中，期望小信号会出现主瓣失真，峰值偏移和旁边电平上升，造成一定的信息损失，影响阵列天线接收信号的输出信干噪比(Signal-to-Interference-Noise Ratio, SINR)。为解决这个问题，提出一种基于改进阻塞矩阵的动态超材料天线(Dynamic Metamaterial Antenna, DMA)小信号主瓣保形与导向失配恢复方案。首先，基于DMA结构特性设计改进阻塞矩阵，对接收信号进行预处理；其次，采用权矢量补偿方法对小信号的导向矢量进行变换；最后，通过自适应空域滤波算法设计求解DMA的方向图状态向量，在天线射频前端实现了空域滤波小信号匹配接收。仿真结果表明，经过阻塞矩阵预处理后的DMA比传统天线具有更好的空域波束赋形能力。所提方案能够有效对抗主瓣存在强干扰的情况，降低主瓣失真，恢复小信号主瓣峰值偏移的导向矢量，进一步提高期望小信号的接收增益，证明所提算法的有效性以及优于传统天线阵列波束形成方法的优势。     

基于自编码器的阵列时变幅相误差校正算法

随着阵列天线在各类移动平台上的广泛应用,时变幅相误差成为影响阵列信号处理技术工程化应用的重要因素。针对当前时变幅相误差无法有效校正的问题,结合自编码器思想,提出一种基于深度学习的阵列时变幅相误差校正算法。算法充分利用自编码器网络的数据特征提取与重构能力,设计了针对通道时变幅相误差校正的深度学习网络,给出了不含时变幅相误差数据(无扰数据)与含时变幅相误差数据(扰动数据)双驱动下的学习机制,基于期望输出与理想模型均方误差最小化原则,完成了对阵列流形隐匿特征提取,实现了阵列时变幅相误差的有效校正。仿真实验表明,所提算法可有效实现各通道时变幅相误差校正,在通道存在±80%随机时变幅度误差以及±5°随机时变相位误差时,幅度与相位误差校正后的均方差分别在0.5%和1.5%以内,当信噪比大于等于0 dB时,校正后数据的MUSIC算法测向精度与无误差数据基本一致,验证了所提算法的有效性。