循环平稳特性在UCA超分辨率测向中的应用

阵列天线在军用及民用方面具有广泛的应用前景,从超分辨率测向算法方面对均匀圆阵列天线(UCA)的测向技术进行了研究,介绍了UCA输出数据模型及其波束域处理的基本问题,将循环平稳特性与UCA相结合,提出了两种有效的UCA测向算法———波束域Cyclic MUSIC和Cyclic-Root-MUSIC算法;仿真分析表明,它们具有较好的抑制噪声和抗干扰性能,且具有较低的计算量,由于UCA在360°方位角内具有等性能波束形状、天线增益和互耦平衡,其结构具有圆对称性,因此适于车载或机载系统应用。     

一种附加约束的ESPRIT测向方法

经典旋转不变技术（ESPRIT）算法测向估计性能在大多理论情况下接近于克拉美罗下界,且其在计算量方面要明显优于多信号分类算法（MUSIC）。本文首先论述了经典ESPRIT方法,描述了广义特征值分布在单位圆附近的实际工程应用情况,并提出了一种将广义特征值附加约束在单位圆上的修正ESPRIT算法。理论分析和仿真实验表明,该算法同经典的ESPRIT算法相比,当阵列存在几何误差的情况下,可明显改善测向估计的性能。     

通道失配对二维MUSIC算法测向性能的影响

针对二维MUSIC算法在空间谱估计中计算量大的问题,提出了一种基于三维垂直阵列结构的二维MUSIC算法,该算法在降维技术的基础上通过组合三个并行的均匀线阵分别估计出的一维DOA进行空间测向。然后重点分析了通道失配（幅相特性不一致）对二维MUSIC算法测向性能的影响。计算机仿真结果表明,通道失配严重影响着二维MUSIC算法的测向性能,在应用该算法进行空间信号波达方向估计的时候,必须考虑通道幅相误差的影响并对各通道的幅相特性进行均衡。     

基于九元均匀圆阵的MUSIC测向方法研究

为了使基于圆阵的MUSIC测向方法能够分辨相干信号,首先利用阵列变换的方法,将圆阵的阵列流形变成虚拟线阵的阵列流形,再利用处理线阵的空间平滑法对相干信号进行去相关的预处理,进而利用MUSIC算法就可以实现对相干信号的分辨.计算机仿真结果证明基于圆阵的MUSIC测向方法可以对相干信号进行分辨,这为基于圆阵的MUSIC算法的工程实现提供了具有重要参考价值的技术基础和数值结论.     

基于改进粒子群算法的宽带测向阵列结构优化

通过对测向模糊性进行分析,提出了针对宽带信号无模糊测向的阵列结构设计方法。该方法基于改进粒子群优化算法,以测向无模糊及各阵元最小间距为条件,对各阵元位置进行优化设计,得到合适的阵列结构以提高阵列的测向性能。仿真实验证明,改进粒子群算法提高了搜索效率,通过本方法设计的测向阵列在测向带宽内能够得到较高的测向性能,而且最小阵元间距不受均匀线阵中阵元间距不大于半波长的约束。     

带支撑物圆阵阵列信号处理算法及仿真分析

传统阵列信号处理算法一般都不考虑障碍物对阵列响应的影响,实际中阵列支撑物会对阵列接收信号会产生影响。以环绕在刚性圆柱体上的均匀圆阵为阵列模型,研究了特征波束空间波束形成和高分辨方位角估计算法性能,分析了各种因素对算法性能的影响。研究结果说明,特征波束域高分辨方位角估计算法能有效地估计出多个声源的方位角,阵列支撑物的存在提高了特征波束形成和高分辨方位角估计算法性能,为方位角估计提供了一种有效的方法。     

基于均匀圆阵的LFM信号DOA估计

针对为解决对雷达和通信中的线性调频信号源(LFM)定位的难题,为提高定位精度,提出了一种基于均匀圆阵的测向定位方法.方法通过分数傅立叶变换(FRFT)对LFM信号的能量聚焦特性,构造出一种新的FRFT域阵列数据模型;采用UCA-RB-MUSIC算法测向,通过模式激励法把阵元空间转换到实波束空间,对谱函数进行二维搜索,得到辐射源的方位角和俯仰角.通过理论推导和仿真验证,证明方法具有测向精度高、运算量小、360°全方位测向的优点.     

基于内插阵列变换的扩展传播算子实值算法

针对内插阵列变换(VIA)思想在非圆信号波达方向(DOA)估计算法中的应用问题,提出一种基于内插阵列变换的扩展传播算子实值算法——VIA-EPM实值算法。利用真实阵列流型与虚拟阵列流型之间的变换矩阵,将真实阵列输出转换为虚拟阵列输出,再根据信号源为实数的特点,分别求取虚拟阵列输出的实部和虚部,将其串联组合,扩展阵列输出的维数,通过对扩展阵列输出矩阵进行分块并得出扩展传播算子,进而得到一种传播算子(PM)类的DOA估计算法。仿真实验表明：存在阵元位置误差的情况下,VIA-EPM实值算法通过对阵元位置校准数据进行内插阵列变换,取得与阵元位置校准的扩展传播算子实值算法(EPM实值算法)相当的估计性能,保持了阵列扩展能力、高估计精度以及高分辨力;并且在二维阵元位置误差情况下,其估计性能明显优于阵元位置未校准的EPM实值算法。结合VIA-EPM实值算法的计算复杂度分析可以看出：它同时获得了内插阵列变换技术以及信号非圆特性的优势;与复运算相比,其复杂度也相对降低。     

均匀圆阵列天线仿真系统设计

均匀圆阵列天线以其优越的系统性能在通信、雷达探测、导航制导等许多领域得到了广泛的应用。该文建立了均匀圆阵列天线的系统模型,在此模型基础上对天线的系统性能和各种误差的影响进行了仿真分析,并针对接收信号的不同类型选择了合适的算法,进而完成了波达角估计（DOA）和输出特性的仿真分析。文章中还介绍了用MATLAB实现均匀圆阵列天线（UCA）仿真系统的思路、方法及实现方案,并建立了对均匀圆阵列天线进行全面分析的模拟仿真平台,为实验室研究提供了方便的工具。     

一种基于二维MUSIC算法的测向系统

空间谱估计测向具有高精度、高分辨率等优异性能,它基于多信道接收机和阵列信号处理技术,可以分别得到空间中同频多个信号的方位,并且相对干涉仪等其它方法具有较高的测向精度。针对空间谱估计中的经典算法-MUSIC算法,介绍了一种基于二维MUSIC算法的空间谱测向系统,并对整个系统的硬件单元及工作流程进行了描述,最后给出了系统的实测数据。     

Analysis of uniform circular arrays for adaptive beamforming applications using particle swarm optimization algorithm

In this article, the particle swarm optimization algorithm is used to calculate the complex excitations, amplitudes and phases, of the adaptive circular array elements. To illustrate the performance of this method for steering a signal in the desired direction and imposing nulls in the direction of interfering signals by controlling the complex excitation of each array element, two types of arrays are considered. A uniform circular array (UCA) and a planar uniform circular array (PUCA) with 16 elements of half‐wave dipoles are examined. Also, the performance of an adaptive array using 3‐bit amplitude and 4‐bit phase shifters are studied. In our analysis, the method of moments is used to estimate the response of the dipole UCAs in a mutual coupling environment. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2008.     

基于RSS室内定位中极化敏感圆形阵列研究

针对当前DOA估计中基站布设复杂和阵元间距受限的问题,提出了一种极化敏感圆形阵列单基站定位方法。通过对圆形天线阵列布设进行分析,根据信道传播模型得到阵列接收信号,进而利用深度学习模型实现定位。在考虑电磁波极化特性的基础上,经过对圆形天线的数目以及基站的规模大小进行分析研究,最后给出一种比较理想的基站布设方式。仿真结果表明,上述圆形阵列定位模型实现了较为精确定位,对阵元间距降低了要求,增强了可行性和实用性。     

基于模式空间算法的声源二维DOA估计

针对传统高分辨率谱估计法估计远场声源波达方向（direction of arrival, DOA）时计算量大、对相干信号估计失准的问题,本文提出一种改进的基于圆形麦克风阵列和四阶累积量的声源二维DOA估计算法。该算法结合了圆阵定位无死角的优势和矩阵虚拟扩展获得更多声源定位信息的长处。首先利用模式空间变换将均匀圆形阵列（UCA）虚拟化成2K+1个均匀线性阵列（ULA）,并应用空间平滑技术将虚拟线性阵列划分成L个子阵;接着利用四阶累积构造方法提取有效阵元信息并去掉冗余数据,通过重构矩阵得到新的接收数据;最后通过Music-like算法搜索谱峰获得声源信号的方位角和俯仰角。仿真结果表明,在信噪比较低时,相比传统的高分辨谱估计算法,本文算法可实现对远场相干信号的高精度估计;同时本文算法也具有更低的均方根误差性能,且能有效减少运行时间。     

基于均匀十字阵的幅相误差自校正算法

针对实际应用中普遍存在的幅相误差扰动问题,结合子空间类波达方向估计算法,基于均匀十字阵列,提出了一种幅相误差的自校正算法。均匀十字阵列可分解为两个相互垂直的均匀线性阵列,利用均匀线阵接收数据协方差矩阵的结构特点对幅相误差进行初步估计,计算出波达方向的初始估计值,通过迭代方法得到更精确的估计值,自校正方法不需要任何参数初始值,实现比较简单。仿真实验验证了算法具有良好的误差校正效果,能够比较准确地估计出信源的波达方向角和阵元的幅相误差值。     

Application of PPP Technology and Airborne Lidar in Power Line Inspection

Through the power line test,this paper presents the feasibility of applying the PPP technology of GPS,GLONASS and BDS multi-source fusion to verify the application of the generated POS data and 3D point cloud data to the high voltage power line inspection.The POS data fusion and calculation of different strategies are used to analyze the POS data accuracy of the POS data,GPS,GLONASS and BDS multi-systems under the base station differential POS data and the single GPS system.The 3D point cloud is generated by the POS data of different strategies,and the deviation distance and distribution of differential point cloud data are statistically analyzed.Finally,it is concluded that the point cloud data generated by the single GPS is about 20-40 cm,and the distribution is not uniform and the deviation distance fluctuates greatly.It can not meet the requirement of the fine inspection of the power line.The point cloud data generated by the PPP technology of multi-source fusion and the distance deviation from the point cloud data under the base station difference are 10 cm in the direction of X,The direction of Y is 6 cm and the direction of Z is 4 cm.The distribution of point cloud data is uniform and stable,which basically meets the requirements of the power line inspection,and the point cloud data can also be used for the fine inspection of the power line.     

基于均匀圆阵的互耦误差校正算法研究

阵元之间的互耦效应严重影响了DOA的估计性能。基于均匀圆阵,提出了一种互耦条件下的波达方向估计和互耦误差自校正算法。利用带状循环矩阵的特性对均匀圆阵的互耦误差建立数学模型,再利用MUSIC算法和迭代法对互耦误差矩阵和波达方向同时进行估计,自校正方法无需任何辅助阵元即可实现两类参数的估计。仿真实验表明,算法很好地解决了均匀圆阵的互耦问题,能够比较准确地估计出波达方向角和互耦误差值。     

基于正交化算法的均匀圆阵空时二维谱估计

本文讨论了阵列信号的谱估计问题,将G-S正交化算法用于均匀圆阵的空时二维谱估计中,研究了目标信号频率与到达角联合估计问题。通过仿真结果可以表明该方法与MUSIC算法相比,能更精确的估计目标信号的频率与方位角。     

基于提高定位精度的圆形嵌套麦克风阵列结构研究*

以提高定位精度为目的,同时从减少定位时延、消除定位模糊的角度出发,并且考虑到线阵定位角度范围的限制,提出了嵌套的均匀圆形麦克风阵列结构。由于在使用高分辨率的近场声源三维定位算法时,会带来较高的计算复杂度,因此,本文采用了宽带聚焦算法进行了处理,为了使其时延得到较大幅度的降低。仿真结果表明,该方案取得了较好的定位效果。     

Joint estimation of time delays and directions of arrival using proper set of antenna elements of a high-order antenna array

In this work, we investigate the accuracy and complexity deviation between using all or selected antenna elements of a massive MIMO array for source localization. In addition, we address the problem of highly resolving the propagation time delay, and the angles of arrival (azimuth and elevation) associated with signals in multipath communication channels for many location-based services and three-dimensional (3D) beamforming. The 3D unitary matrix pencil (3D UMP) algorithm is enhanced and applied in a new way to evaluate these parameters simultaneously from the estimated space channel frequency response (S-CFR) using wideband orthogonal multicarrier signals and uniform rectangular array (URA). Furthermore, the 2D UMP is enhanced to estimate the unknown parameters of wideband signals impinging on 8 different array configurations that are structured as combinations of uniform linear arrays (ULAs). It is not necessary to use all antenna elements of a high-order antenna array for source localization. Due to the dependency on mobile unit location, the phase uncertainties and the deviation of received signal strength between array elements, using the proper set of antenna elements can provide a comparable accuracy and a considerable reduction in the computational complexity of the localization algorithm. The computational complexity is further reduced by exploiting real computation and similar eigen-structure property, and using a priori information of wireless positioning. The IEEE 802.11ac system parameters are used in our experiments.