基于非圆信号的阵列扩展方法

提出了一种基于非圆信号的稀疏分解DOA估计方法,用于解决非圆信号数多于阵元数时的DOA估计问题。该方法首先利用非圆信号为实值信号的特点,用阵列上的接收数据及其共轭拼接构造一个新的扩展矩阵,选择扩展协方差矩阵的第一列作为稀疏分解向量,利用扩展阵列的导向矢量构造完备字典,建立了DOA估计的稀疏模型。仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。     

基于互协方差的L型嵌套阵列二维波达方向估计

为了解决L型均匀阵列波达方向（DOA）估计分辨率较低、估计信源数受限于阵元数、估计精度易受信噪比影响等问题,提出一种基于互协方差的L型嵌套阵列二维DOA估计算法。利用不同子阵间互协方差矩阵产生较长无冗余阵元的虚拟阵列,消除噪声干扰;利用虚拟阵列及其共轭矩阵构建等效协方差矩阵,实现虚拟阵列信号的解相干;采用旋转不变子空间技术对等效协方差矩阵进行处理,得到目标的角度信息;基于虚拟阵列等效信源的唯一性进行空间信源的角度匹配。对所提算法的DOA估计有效性进行仿真验证,结果表明,在阵元数相同情况下,该算法与L型均匀阵列相比在低信噪比环境下拥有更高的估计精度,能够辨识更多的空间信源。     

矢量阵两类阵处理方法研究

矢量阵扩展法阵处理实现了矢量阵与声压阵在形式上的统一,但在模型上对于振速对阵列性能影响的物理意义不够明晰。针对这一问题,分析扩展法阵列数据协方差矩阵构成,通过分块矩阵方法推导常规Bartlett波束形成方位谱表达式,实现了与矢量阵组合法阵处理的形式统一,使其具有清晰的物理含义,分析了扩展法不具有扩展孔径增益的原因,计算机仿真和湖试试验验证了理论分析结果。     

基于正则相关矩阵的信源数快速估计方法

针对阵列雷达的信源数快速估计问题,提出了一种基于正则相关矩阵的信源数快速估计方法。该方法将阵列雷达的接收通道划分为两个分离的二级子阵,利用此二级子阵的接收信号构造正则相关矩阵,并得到该矩阵的正则相关因子,根据虚警概率选定相关因子门限,超过门限的相关因子个数即为信源数。仿真结果表明:该方法在降低运算量、提高实时性的同时,避免了噪声统计特性假设失配带来的判决失效问题,具有较强的环境适应性。     

一种用于水下小尺度运动阵列的目标波达方向估计方法

为解决水下小尺度运动阵列对目标定位的孔径和样本不足问题,采用合成孔径方法实现孔径的扩展。通过分析相干信源情况下不同阵元数与样本数之比时样本协方差矩阵的谱分离特性,提出采用小快拍的主特征空间目标波达方向估计方法。研究结果表明：仿真实验中,阵元数与样本数之比为5时,该方法依然可以正确分辨4个目标;水池试验中,阵元数与样本数之比为4.8时,该方法同样可以准确分辨3个相邻目标。该方法不需要先验信息如信源个数等,解决了小尺度运动阵列在实际应用时所暴露的孔径和样本方面的固有局限,可满足实际应用需求。     

基于子空间拟合的声矢量阵阵型校正算法及DOA估计

将声场中的声压、振速进行联合信息处理,基于信号子空间拟合原理提出了一种声矢量阵高分辨方位估计算法。该算法在估计性能上与声矢量阵MUSIC算法接近,但在运算量方面有所减少;并针对阵元位置存在误差时文中算法性能恶化的问题,基于迭代优化原理提出了一种声矢量阵阵型校正算法。该算法依赖两个方位未知的disjoint信源,结合单矢量传感器方位估计技术实现了对阵元位置误差的有效估计。仿真结果表明,随着disjoint信源信噪比的增大和快拍数的增加,声矢量阵阵型校正算法的性能明显提高。     

基于无噪协方差矩阵变换的宽带测向算法

宽带测向一直是阵列信号处理领域研究的热点。本文提出了一种基于无噪协方差矩阵变换的宽带测向算法。该算法通过构造变换矩阵，把各个窄带频率处的无噪协方差矩阵变换到聚焦频率处，然后应用子空间的方法得到波达方向估计值。与通常的信号子空间宽带测向算法相比，本文提出的算法不需要对波达方向进行预估计。理论分析证明了本文波达方向估计算法的无偏性。把该算法应用到均匀线阵上，仿真实验结果证明了算法的有效性。     

基于多级维纳滤波器的声矢量阵空间谱估计算法

针对传统的声矢量阵高分辨空间谱估计（来波方向估计）算法运算量大、不易于工程实现的问题,提出一种基于多级维纳滤波器(MSWF)的声矢量阵快速来波方向估计算法,即V-MSWF算法,选取声矢量阵参考阵元声压通道的输出作为期望信号,通过MSWF的递推运算得到信号子空间。通过计算机仿真及消声水池实验对V-MSWF算法的性能进行了验证。结果表明,V-MSWF算法无需计算阵列协方差矩阵及特征值分解运算,在高信噪比条件下,具有良好的来波方向估计性能。     

基于分子阵预处理的最小方差无畸变响应波束形成方法

针对最小方差无畸变响应(MVDR)波束形成中背景噪声和旁瓣级对弱目标检测影响问题,提出了基于分子阵预处理的MVDR波束形成方法。该方法首先对线列阵接收数据进行分组处理;然后按搜索角度对各组数据进行相移、相加处理,得到一组新数据;最后按MVDR波束形成思想对该组新数据进行处理,可得到低背景噪声和旁瓣级波束。理论推导分析、数值仿真和实测数据处理结果均表明,该方法对线列阵接收数据进行了分子阵预处理,相比MVDR波束形成,有效提高了线列阵接收数据协方差矩阵中信号含有量和信噪比,输出背景噪声级和旁瓣级得到了10dB以上的改善,降低了背景噪声和旁瓣级对MVDR波束形成检测弱目标的影响,提高了MVDR波束形成对弱目标的检测效果。     

基于协方差矩阵重构的互质阵列DOA估计方法

针对现有基于互质阵列的DOA估计方法,由于舍弃差联合阵列中非均匀虚拟阵元而导致最大可估计信号损失的问题,提出了基于协方差矩阵重构的互质阵列DOA估计方法。根据差联合阵列与波程差一一对应的关系,将协方差矩阵扩展为一个部分元素缺失的Toeplitz矩阵;通过求解迹范数最小化问题实行对协方差矩阵中零元素的填充,阵列自由度得到提升;利用求根MUSIC方法实现DOA估计。仿真结果表明:该方法有效提高了可估计信号数且能够有效避免传统稀疏重构算法中模型失配对估计性能的影响。     

基于全相位预处理的低旁瓣波束形成方法

为降低常规波束形成输出旁瓣级和背景噪声对弱目标检测的影响,依据波束形成指向性函数在目标波达方向上输出值为1、在非目标方向上输出值为小于1的特性,提出一种基于全相位预处理的低旁瓣波束形成方法。对水平直线阵接收数据进行分组处理;按搜索角度对各组数据进行相移预处理,并对各组数据相移预处理结果进行组合,得到一组新数据;对该组新数据进行相移、求和,可得到该搜索角度对应波束值。理论推导分析和仿真实验结果均表明：相比常规波束形成方法,新方法对水平直线阵接收数据进行分组组合处理,波束形成指向性函数发生了变化,旁瓣级得到13 dB以上的改善,信噪比提高1.7 dB,有效降低了旁瓣级和背景噪声对弱目标检测的影响,并消除了搜索角度与波达方向不一致时的波束域数据相位不一致性;新方法在没有进行Chebyshev滤波和其他约束优化情况下,只通过相移预处理就能够优化波束形成指向性函数。     

航空磁异常探测中的自适应高阶过零检测器

传统航空磁异常探测方法依赖目标信号特性或噪声统计特性的先验知识,造成检测概率低、探测距离短。为了提高航空磁异常信号检测器性能,综合考虑目标信号特征和噪声统计特性,提出一种基于高阶过零法的自适应磁异常探测方法。根据铁磁性潜艇目标信号模型、实测目标高空信号以及稳定无磁环境和复杂磁环境中长时间采集的实测磁噪声,分析目标信号和噪声的特征,研究二者之间的高阶过零统计特性。基于信号的前5阶高阶过零序列构造检测器的检验统计量,设计适用于复杂环境下航空磁异常目标探测的自适应高阶过零（AHOC）检测器。理论性能分析和实测数据验证表明：铁磁性目标信号和磁噪声信号的高阶过零特性存在显著差异,前5阶高阶过零率有明显的区分度;在相同的输入幅度信噪比条件下,AHOC检测器输出的幅度信噪比大于5,抗噪能力更强,且具有良好的弱信号检测能力;AHOC检测器的检测效果优于常规的高阶过零检测器和标准正交基函数检测器,适用于复杂磁环境下的低信噪比探测。     

Studies on the High Resolution DOA Estimation for UUV Based on Synthetic Aperture Technique

To increase the limited spatial processing gain of physical aperture of UUV （unmanned underwater vehicle） linear array and satisfy the demand of long distance target detection, a flank array based on the synthetic aperture technique is introduced into UUV, and a modified beam domain passive synthetic aperture processing algorithm （BDPSA） suitable for the flank array is proposed concurrently, which sums the beamforming of linear array coherently for successive measurement after phase compensation to make the beam output peak corresponding to the expected target bearing, expand the array aperture effectively and improve the resolution. The simulation of detection probability and distinguishing probability for double targets within 1, 1/2, 1/3 and 1/4 beam-width shows that the method of BDPSA has lower SNR threshold for target distinguishing, improves the detection probability and distinguishing probability under low SNR, and realizes the long-distance and high resolution bearing estimation because of the obvious improvement of the spatial array gain.     

航空磁探中潜艇目标的联合估计检测方法研究

为了解决航空磁探测中水下潜艇目标信号被强磁背景噪声和干扰淹没的问题,提出一种联合估计检测方法。针对潜艇目标基于磁偶极子建立目标磁场光泵测量信号模型,确定了目标信号模型主要由位置三分量x、y、z,目标磁矩三分量M_x、M_y、M_z以及航向角θ等7个未知参量决定。使用光泵磁探仪的观测样本,根据潜艇目标先验信息,基于遗传算法使用Fréchet距离构造适应度函数,搜索得到目标未知参量。根据生成的目标估计信号,构造了平均相关检验统计量,并设计了使用目标估计信号的联合估计检测器。研究结果表明：联合估计检测器在低信噪比条件下仍具有良好的检测能力;相对于传统的正交分解检测和动目标航空磁异常检测,使用目标估计信号的联合估计检测器能够降低虚警概率,提高信噪比,使检测性能更优。     

基于数字调幅广播外辐射源雷达的弱目标检测

外辐射源雷达面临严重的多径杂波问题,因此要实现对弱目标的检测就必须尽可能地抑制直达波、多径杂波和提高目标的信噪比和信杂比。针对这一问题,在建立新体制雷达空域、时域、频域信号模型的基础上,提出一种空域与时域联合自适应处理技术。通过空域自适应波束形成对强多径方位形成零陷,针对弱多径采用基于横向滤波器的算法从时域上消除。以数字调幅广播外辐射源雷达为例,结合仿真和实测数据对空域与时域联合自适应处理技术进行分析,能够更加有效地检测出弱目标。研究结果表明：该技术能克服空域自适应波束形成方法自由度不足或杂波噪声比低导致的杂波零陷深度不够等缺点,并且能提高目标的信噪比和信杂比。     

Ka波段双极化直接检波式全功率辐射计研究

提出一种新型的双极化毫米波( MMW)全功率辐射计结构，通过两路直接检波式接收机接收目标辐射信号的2个正交极化分量对目标进行检测识别。在论述其系统结构和工作原理基础上，对系统性能进行了分析。分析表明：此辐射计温度灵敏度高，输出信号信噪比好，作用距离远，并对存在水平、垂直极化视在温度差的虚假目标有较好的识别性能。     

三角夹差激光引信抗烟尘干扰

为提高激光引信在短距离内抗烟尘、云雾干扰的能力,通过脉冲激光发射、线阵传感器回收,利用三角夹差法定距,对回波信号中携带的距离信息进行分析提取烟尘背后的实体目标。三角夹差法的发射光轴与接收光轴设有一定夹角,使得在接收端视场内只接收到探测距离中一小段距离内烟雾的后向散射光,降低了烟尘后向散射带来的干扰。通过线阵传感器结合夹差法在接收回波时可以给出夹差区域所对应的目标距离信息值。实验表明,比起同轴探测系统,采用三角夹差线阵探测确实可以在更低能见度下正常工作,并且确实不会因烟尘而虚警,同时也使探测装置具有在一定范围内分档定距的功能。     

基于超波束幅度权的盲空间谱减干扰抵消方法

针对影响拖曳线列阵声纳系统目标检测性能的拖船自噪声与友邻舰艇辐射噪声这两种典型近场强干扰源,提出基于超波束幅度权的盲空间谱减干扰抵消方法。利用超波束技术形成强干扰方位区域的多波束,获取干扰波束的幅度谱。通过合适的谱减策略,将基元域的幅度谱减去干扰波束的幅度谱,得到干扰抵消后的基元域信号幅度谱,继而转换为基元域的频域信号。通过频域块自适应滤波算法完成目标方位估计。宽带仿真结果与海试表明,这种方法在强干噪比和低信噪比条件下比最小方差无失真响应和传统基元域干扰抵消方法在阵增益方面提高约10 dB,能够同时抵消拖船干扰和邻近目标强干扰,且有效降低了检测背景的起伏。     

一种基于显著性的红外弱小目标检测方法

红外弱小目标检测是目标识别等领域的研究热点。考虑到红外弱小图像中目标信噪比较低,且成像目标的尺度变化较大,构建一种同时考虑局部显著性特征和全局显著性特征的红外弱小目标检测框架。构建一种基于多尺度卷积核的显著性目标检测算法,将该算法与谱残差算法分别进行显著图计算;在得到局部和全局显著图后,采用形态学方法进行显著图的融合以及自适应阈值方法进行二值分割。在给定的公开数据集上的实验结果表明,该方法相对于基准的显著性算法,在目标检测的准确性和虚警率上均有明显优势。     

基于单个磁梯度计的磁目标定位方法研究

欧拉法可以实现对磁偶极子源的精确定位。通过旋转合成可以得到包含在欧拉齐次方程中的磁梯度张量,在此基础上提出了一种转动单个矢量磁梯度计实现磁目标定位的方法。建立了磁梯度计旋转探测模型,分析了模型中转动角、倾角和基线长度等参数对磁目标定位精度的影响,为转动装置的参数设置提供了参考。研究结果表明,与7个磁传感器组成的阵列探测方法相比,该旋转探测方法在靠近磁目标的区域内具有更高的定位精度。