极化域-空域联合谱估计精度研究

研究了极化域-空域联合谱估计的精度问题。用克拉美-劳限(CRB)来衡量信号到达角和极化角的估计精度;利用Fisher信息矩阵求逆导出信号到达角和极化角CRB的解析表达式,得出采样点数和阵元数目对估计精度的影响; 通过单个信号源和两个信号源情形下的研究,得出估计精度与信号源位置、信噪比、信干比、信号特征参量之间的关系。     

一种改进的极化域-空域联合的自适应波束形成算法

为了进一步提高传统最优空域滤波算法的性能,本文提出了一种基于极化敏感天线阵列的极化域-空域联合的自适应波束形成算法.在给出了算法的信号模型和算法原理的基础上,详细的阐述了该算法实现极化域-空域联合自适应滤波的机理,然后利用计算机仿真较全面地分析和比较了算法的性能.理论分析和仿真结果表明,本文提出的新算法在提高输出信干噪比和削弱指向误差影响等方面明显地优于传统的最优滤波方法.     

极化域空域联合匹配波束形成技术研究

针对普通相控阵雷达可能因存在天线极化失配而导致对接收信号的损失问题,提出采用极化阵列天线体制的办法。研究了完全极化情况下极化阵列雷达的波束形成技术。提出了极化域-空域联合匹配滤波方法,推导了极化阵列波束形成的具体解析表达式,并与普通相控阵雷达进行比较,得到了极化阵列雷达具备更强的稳健性:极化阵列雷达不仅能控制波束的指向,而且,还能调整极化与接收信号在极化域空域上联合匹配,增强目标信号,提高信噪比。例分析和仿真结果验证了理论模型正确性。     

一种空域-极化域联合稳健自适应波束形成算法

为有效提高阵列对来波方向误差和极化参数误差的鲁棒性,提出一种空域-极化域联合稳健自适应波束形成算法,首先在每个干扰信号来波方向-极化角区间上重构干扰噪声协方差矩阵,然后在期望信号来波方向-极化角区间上估计其导向矢量,设计空域-极化域联合稳健波束加权。通过仿真实验可发现,所提算法对由来波方向角度误差和极化参数误差所引起的导向矢量失配具有很好的鲁棒性。     

极化域-空域联合的APES波束形成

为了进一步提高极化敏感阵列的滤波性能、得到更为稳定的波束图,将常规的幅度相位估计算法扩展到极化域-空域联合的自适应波束形成中,提出了一种新的波束形成算法SPAPES(Spatial-Polarization Amplitude and Phase Estimation)。首先,给出了算法的信号模型。然后,对所提出算法的滤波原理作了理论推导,得到了最优权向量的表达式。最后,通过仿真实验验证了算法的有效性。计算机仿真结果表明,在强期望信号功率、低采样快拍数的情况下,所提算法都可以很好地在空间-极化联合域中抑制干扰,同时该算法还具有对相干信号的解相干能力。     

高频地波雷达电离层杂波的空域极化域协同抑制方法

高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR）能够探测视距外的海上目标和超低空飞行器,但其性能通常被电离层杂波严重影响。该文使用一种空域极化域协同滤波算法用于电离层杂波抑制。针对其中电离层杂波空域和极化域参数的估计问题,在距离-多普勒域上利用基于压缩感知（Compressive Sensing,CS）的DOA测角方法进行空域参数估计,并提出一种基于统计特性的极化参数估计方法完成极化参数估计。这两种估计方法可获得更高的参数估计精度,从而提高了电离层杂波空域极化域抑制方法的性能。某HFSWR系统实测数据处理结果表明了参数估计和电离层杂波抑制方法的有效性。      

极化域-空域联合的四元数APES波束形成算法

为了得到稳定的波束方向图、进一步提高极化敏感阵列的滤波性能,文中提出了一种极化域 空域联合的四元数幅度相位估计(Q-APES, Quaternion-Amplitude and Phase EStimation)自适应波束形成算法。首先,利用四元数信号模型很好的保持了两分量阵列各阵元输出信号分量之间固有的正交特性,使得该模型较传统的长矢量模型更适合于极化敏感阵列信号处理。然后,将纯空域的APES算法拓展到极化域-空域联合处理中,给出了Q-APES算法的理论推导和分析,得出了四元数最优滤波权向量,并通过仿真实验验证了文中算法的有效性。计算机仿真结果表明,在强期望信号、低采样快拍数或是入射干扰信号与期望信号相干的情况下,文中算法都可以很好的实现极化域-空域联合自适应滤波。      

极化敏感阵列滤波性能分析:完全极化情形

本文研究了完全极化情形下极化敏感阵列滤波性能.期望信号和干扰信号来自任意方向,并且任意极化,推导获得阵列最大输出信号干扰噪声比SINR,它是空间匹配系数和极化匹配系数的函数.与普通阵列相比较,极化敏感阵列不仅可以在空域滤波,而且可以在极化域滤波.当干扰和期望信号到达角差别较大时,阵列通过调整方向特性抑制干扰、增强信号;当干扰信号和期望信号到达角接近时,仍然可以利用它们极化状态的差异提高SINR.对于干扰方来讲,要想获得较好的干扰效果,干扰信号必须要和期望信号具有相同的到达角和极化状态.具体的算例结果验证了理论分析的正确性.     

基于OMP算法的极化敏感阵列多参数估计

基于压缩感知的DOA估计方法在小快拍数下性能优越,并且具有天然的解相干能力,但在极化敏感阵列中运用很少。基于极化敏感阵列研究一种改进的OMP算法,能够成功估计出空域和极化域参数。该算法首先将极化敏感阵列信号接收矩阵重新建模,随后采用所提的改进OMP算法得到空域到达角估计结果。然后将求解出来的空域到达角代入到根据模值约束条件构造出来的代价函数中,通过闭合式解得到极化参数估计,从而实现了自动配对的空域和极化域的参数估计。仿真结果表明,该方法无论信号相干与否都能够得到良好的估计结果,并且在非相干情况下,估计性能总体优于极化ESPRIT算法及模值约束MUSIC算法。     

极化敏感阵列抗干扰仿真分析

通过建立极化敏感单元模型,对极化敏感阵列在极化域-空域进行联合抗干扰仿真分析。仿真结果表明,利用极化敏感阵列实现抗干扰的方式,可以拓展抗干扰处理的自由度。同时, 当有用信号与干扰信号同向时,利用有用信号与干扰信号在极化域的差异性可以实现极化域抗干扰。     

极化阵列天线的性能优势与应用前景

极化阵列是一种能够获取电磁信号极化信息的新型阵列,其阵元的输出为矢量,完备的电磁信息为阵列性能的提高奠定了物理基础。和普通阵列相比,极化阵列具有较强的抗干扰能力、稳健的检测能力、较高的分辨能力以及极化多址能力等优越的系统性能。在雷达、通信、导航、电子战等领域具有广泛的应用前景。     

DOA估计算法评价准则在不同功率入射信号下的修正

针对复杂电磁环境中信号功率对入射信号波达方向（DOA）估计的影响问题进行研究,发现用于DOA估计算法性能分析的经典评价准则对不同功率入射信号存在局限性。针对该问题,首先证明了强信号功率会影响弱信号DOA估计性能,得到强信号功率增加会导致弱信号功率克拉美罗界上升,即弱信号DOA估计的均方根误差增加。然后分析了DOA估计算法的经典评价准则对分辨不同功率入射信号存在的局限性,通过蒙特卡洛实验验证了经典评价准则对分辨不同功率入射信号存在较大误判率,当弱信号信噪比低于5dB时,其误判率大于50%。最后本文提出了DOA估计算法新的评价准则,并仿真证明了新准则较经典准则更适用于分辨弱信号信噪比较低时的不同功率入射信号。所提出的评价准则可为基于空间谱估计的DOA估计算法性能分析提供参考依据。      

Performance analysis of diversely polarized antenna arrays

The performance of direction finding systems utilizing diversely polarized antenna arrays is investigated. The Cramer-Rao bound (CRB) is used to evaluate the accuracy of the estimated directions of arrival. The resolving power of the array is evaluated by analyzing the performance of a likelihood ratio detector designed to determine whether the signals observed by the array originate from a single source or from two closely spaced sources. Numerical examples and analysis of some special cases provide insights into the improvement in direction finding accuracy and in the resolving power of the array due to polarization diversity. The case of a signal in the presence of an interferer is studied in some detail. The CRB and the probability of detection are evaluated as functions of the spatial separation and the polarization difference between signal and interferer, signal-to-noise ratio, and signal-to-interference ratio. Performance comparisons are made between uniformly polarized and diversity polarized arrays. It is shown that improved direction finding performance can be obtained by using polarization diversity, with no increase in hardware complexity     

利用一发多收的双基SAR构型解多普勒模糊成像

该文以方位平移不变的双基SAR为研究对象,分析了双基回波多普勒的距离空变性,提出了一种考虑多普勒空变性的双基解多普勒模糊算法。解模糊过程中利用数值计算得到不同距离对应各个多普勒频点模糊分量的导向矢量,然后进行空域滤波实现全多普勒谱的重构。最后结合已有的双基成像算法实现大场景高分辨率成像。数值仿真验证了算法的有效性。     

宽频段高精度信号到达角与 极化联合估计算法

针对宽频段信号,提出一种高精度的到达角与极化联合估计算法.本算法采用正交偶极子稀疏均匀L型阵列,该阵列间距大于载波波长.首先通过ESPRIT算法估计出模糊的空间相位差,为解决阵列孔径与角度模糊的问题,利用正交偶极子中包含的方向信息进行解模糊.这种方法不需要损失阵元,而且能提高估计的精度.通过仿真,分析了本方法在不同信噪比下的估计性能、孔径的扩展能力以及在2-18GHz频段范围内的参数估计性能.     

基于PSK调制信号的无源成像系统模糊函数分析

从双基地成像系统的模糊函数出发,针对相移键控(PSK)调制信号的特点,引入平均模糊函数的概念。利用求取期望的方式消除码元序列的随机性对系统模糊函数的影响,详细推导了基于PSK调制信号的无源成像系统的广义模糊函数,并通过仿真实验分析了信号波形参数对系统分辨性能的影响。结果表明,PSK调制信号的序列长度和滚降系数对系统分辨性能的影响很小。     

A statistical resolution theory of the beamformer-based spatialspectrum for determining the directions of signals in white noise

Due to its simplicity and ease of implementation, the beamformer-based spatial spectrum (BSS) is widely used in practice to determine the angles of arrival of signals in white noise in array processing. As the most important performance to this application, the resolution capability of the BSS is roughly assessed by a deterministic measure, borrowed from optics, which takes into account only the influence of the effective aperture of the linear array of sensors. For a linear array operating in a stochastic environment, resolving two incoming signals is essentially a random event, thereby demanding a probabilistic resolution measure. In the paper, the probabilistic performance of the BSS in resolving two incoming signals is studied. The author derives a simple expression, in a closed form, for its failure probability in distinguishing the two signals. The results reveal the way various parameters of signals, noise, and array of sensors affect the resolution performance. Computer simulations are also presented to confirm the validity of the theory     

Reduction of optical beat interference in SCM/WDMA networks usingpseudorandom phase modulation

A new approach is suggested to reduce the optical beat interference (OBI) in subcarrier multiplexed (SCM) wavelength-division multiple access (WDMA) networks. The idea is to deliberately introduce independent random polarization fluctuations in the electric fields transmitted on each optical channel. Random polarization results in an expanded OBI spectrum, and hence, less OBI power at the reference user receiving filter output. Electro-optic phase modulation is used to introduce polarization randomness in the fields before they are coupled into the fibers, A two-user system was simulated. Simulation results show the drastic reduction in OBI power spectral density using appropriate PN signals     

一种新型自适应天线的空间谱估计性能分析

利用菲涅尔区相位修正聚焦结构和馈源阵列构成一种新型的多波束自适应天线。本文深入分析了基于该天线的阵列输出特性，与基于均匀线形阵的空间谱估计技术比较的基础上，揭示了其良好的去相关性能。最后应用极大似然估计算法实现了相干信号源在大角度入射的情形下，菲涅尔平板天线对来波方向的有效估计，从而避免了应用MUSIC算法进行来波方向估计时所遇到的观察区域的限制问题。仿真计算的结果表明菲涅尔平板天线良好的空间谱估计性能。