基于多波束系统的波束域方位估计方法研究

文中提出了一种基于多波束系统的波束域方位估计（DOA）方法,此方法在自导多波束系统基础上结合波束域高分辨算法,首先利用多波束系统对目标方位进行粗估,然后在此基础上用波束域高分辨方法进行细估.此方法不仅可以提高原系统的方位估计精度,使其具有多目标高分辨定位能力,而且其计算量小于阵元域高分辨算法和波束域的并行处理方法.计算机仿真和分析表明此方法具有应用前景.     

基于导向矢量实时校准的稳健波束形成算法

针对已有稳健波束形成算法实时性差、收敛速度慢、输出信干噪比(SINR)低的缺陷,提出基于导向矢量实时校准的稳健波束形成算法。该算法首先构造一个正定矩阵,然后根据真实期望信号正交于噪声子空间的原理,建立代价函数,采用最陡下降法自适应迭代求解权矢量,最后将权矢量投影到信号干扰子空间。仿真验证表明该算法实时性好、收敛速度快、输出 SINR高,在较大导向矢量误差范围内仍能保持良好性能,具有较高的实际应用价值。     

基于平行因子分析的欠定混合矩阵估计算法

针对现有算法在解决非稀疏信号的欠定混合矩阵估计中,存在的计算时间长、初值敏感且容易陷入局部收敛的问题,提出了基于平行因子分析的欠定混合矩阵估计算法。该算法利用信号的协方差矩阵构造三阶张量,采用直接三线性分解确定交替最小二乘(ALS)算法的初始迭代矩阵,然后在迭代过程中采用标准线搜索加速收敛,最终实现张量分解得到混合矩阵。仿真实验表明,该方法不要求信源的稀疏性,较ALS算法估计精度可以提高约3 dB,迭代次数减少约41.4%～84.3%,是一种有效的欠定混合矩阵估计算法。     

多波束干扰系统干扰资源综合管理算法

针对先进战机多波束干扰系统同时干扰多部雷达时的资源管理问题,采用多属性决策 方法建立了战机电子对抗系统威胁等级评估模型,并与神经元模型相结合建立了干扰任务请求模 型;针对干扰资源的限制,对目标雷达进行分类,当需要且能够干扰的雷达数目超出干扰波束数目 时,建立了干扰任务整合模型,并采用C-means 算法对模型进行求解;最后提出了多波束干扰系统 同时干扰多部雷达时的资源管理算法。对目标进行分类和对干扰任务进行整合可以提高多波束干 扰系统的效率,提升干扰系统的智能化水平。     

基于欠定系统局灶解法的逆合成孔径雷达成像

针对目前压缩感知中常用的信号重构算法普遍存在计算复杂、需要信号的稀疏度作为先验信息等缺陷的问题,提出了基于欠定系统局灶解法(Focal Undetermined System Solver,FOCUSS)的逆合成孔径雷达(Inversed Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像方法。该方法利用QR分解预处理共轭梯度法求解正则化FOCUSS算法中的线性方程组,在不需要先验信息的条件下进一步提高算法收敛速度。仿真实验表明,利用基于QR分解预处理共轭梯度法改进的正则化FOCUSS算法对回波信号进行重构,既能获得更加清晰的成像结果,又能进一步提高运算速度。     

基于矢量最优化的稳健波束形成方法

当阵列导向矢量存在误差或接收信号采样样本数较少时,标准Capon波束形成（SCB）的性能会严重退化。现有的提高稳健性的算法大都是针对导向矢量误差而提出的,很少考虑有限采样效应条件下的稳健性问题。针对以上原因,从导向矢量误差和有限采样效应两个角度出发,引入矢量最优化概念,提出了基于矢量最优化的稳健波束形成(VORB)方法,进而提高SCB算法的稳健性,并通过二阶锥(SOC)规划理论对其进行求解。文中还进一步推导了自适应权矢量的近似解析表达式,揭示了影响最优权矢量的各主要因素之间的关系,同时证明了该算法广义上属于对角加载类方法。通过理论分析和计算机仿真研究,表明了VORB方法对自适应波束形成算法的稳健性有明显的改善：在不同快拍数、信噪比(SNR)和导向矢量不确定度条件下,VORB方法的输出信干噪比(SINR)均较其他算法提高约5 dB;在典型工况条件下,VORB具有更尖锐的谱峰,更低的旁瓣级（低至-15 dB以下）。外场试验数据处理结果表明,将VORB应用于实际工程进行空间谱估计,能够得到准确而稳健的高分辨方位估计结果。     

双重优化的宽带聚焦波束形成算法研究

在相干信号子空间法中确定聚焦矩阵时,对初始方向估计的偏差和聚焦频率选择的偏差都会影响最终的聚焦效果,甚至会使算法失效。针对这个缺陷,提出了一种双重优化的宽带聚焦波束形成算法。该算法利用稳健Capon波束形成算法对聚焦矩阵进行修正,使宽带信号通过修正的聚焦矩阵全部聚焦在最佳聚焦频率上,再对窄带数据利用2阶锥方法实现波束形成。计算机仿真以及湖试实验结果表明,该算法在保证波束恒定的前提下,在各个频率点都具有更低的旁瓣级。     

基于区域一致性的多聚焦图像融合算法

针对同一场景两幅严格配准的多聚焦图像融合问题,设计一种基于区域一致性的多聚集图像融合算法。该算法利用比率金字塔变换得到图像的多分辨序列,采用基于区域一致性的融合方法,在图像的相应层次序列的各级金字塔图像上进行融合以获取最终的融合图像。从目视效果来看,采用文中算法进行图像融合,基本上能够将两幅左右聚焦的图像融合成一幅清晰的单一聚焦图像。实验结果表明:该算法与同类其他算法相比较,相关系数提高了0.08%,偏差度降低了30.67%～31.05%,互信息提高了7.92%～7.97%。     

基于 SystemVue 的导弹矢量脱靶量测量仿真系统

针对矢量导弹脱靶量测量系统设计初期不易于实地、实物试验,为深入分析该系统性能,利用SystemVue软件进行建模,建立了面向调频连续波(frequency modulation continuous wave,FMCW)导弹矢量脱靶量测量的高效、直观仿真系统.系统对信号生成、MIMO收发天线、回波信号生成、混频、模数转换、FFT、单元平均类恒虚警算法(cell averaging-constant false alarm rate,CA-CFAR)模块进行理论与仿真分析,并针对模数转换器采样率这一关键参数对系统的影响进行调试对比.结果表明:在SystemVue建立的仿真系统能够实现高效动态的导弹矢量脱靶量测量仿真,参数调试简便,结果展示直观,对于导弹矢量脱靶量测量系统的设计改进具有重要意义.     

基于OFDM的多载波相位定距算法

针对传统相位定距过程中距离模糊和定距精度这一矛盾,提出了基于OFDM的多载波相位定距算法。算法以通信领域广泛使用的正交频分复用技术为背景,在时域上通过两次混频完成了不同频率下的相位差信息提取,利用多条载波进行多次距离修正提高了系统的定距精度。Matlab仿真模拟了弹目交会过程中系统的回波信号和信号处理过程,证明了算法具有出色的抗噪声性能。算法板级测试表明系统定距误差在0.5 m的范围内,该算法有效提高了软件无线电引信系统的定距性能。     

体目标的矢量脱靶量测量算法

介绍了体目标效应对矢量脱靶量测量的影响。建立了体目标模型,分析了体目标雷达回波多普勒频率的变化特点,从而提出了一种体目标的矢量脱靶量测量算法。计算机仿真结果说明该算法原理正确,能够有效抑制体目标效应的影响,进而得到精确的矢量脱靶量估计结果。     

基于多模板矢量量化的战场目标识别的算法

提出噪声背景下基于多模板矢量量化的声目标识别方法。加性背景噪声中，提取了声信号的线性预测系数（LPC）作为目标识别的参数，对不同类型，不同信噪比的声目标进行模型训练用，使每个声目标具有多个模板。最后根据矢量量化识别算法判断声目标的类别。仿真结果表明，该方法在单一噪声背景下的声目标识别中具有可行性。     

基于声矢量自适应干扰抵消的逆波束形成

为得到目标清晰的时间方位历程图,提出了一种将基元域声矢量自适应抵消技术与逆波束形成(IBF)相结合的方法。IBF可以得到窄的主瓣,同时可以提高对邻近目标的方位分辨力,采用声压与振速分量组合(p+vc)作为基元域自适应抵消的参考信号,可避免端射方向不再是探测盲区。对算法进行了海试实验验证,结果表明该方法既能有效地将本艇的固定方位(本艇自噪声)干扰抵消,又可以降低目标的时间方位历程图干扰背景,使时间方位历程更加清晰,同时也可以提高p+vc的抗左右舷模糊性能。     

改进的欠定变速跳频信号盲分离算法

针对传统欠定盲源分离算法恢复精度低的问题,提出了改进的欠定变速跳频信号盲分离算法。该算法通过对混合矩阵估计与源信号恢复进行改进,在一定程度上提高了对变速跳频信号盲分离的精确程度。仿真实验表明,恢复信号与源信号相似度在良好信道环境下可以达到90%;在相同条件下,算法的估计误差可以达到约-60 dB。     

基于矩阵重构的多径接收鲁棒波束形成算法

针对存在失配误差时多径信号接收中的信号相消问题,提出了一种新的多径接收鲁棒波束形成算法。算法对信号来波方向进行预估,进行区间划分,基于干扰加噪声协方差矩阵重构,去除了接收数据中的期望信号及其多径相干信号分量,得出了波束形成最优权矢量的显式解;仿真实验表明：当存在失配误差时,算法不仅能够有效地接收多径相干信号,而且可以抑制干扰和噪声,在输入信噪比较高的情况下依然保持较好的性能,得到较高的输出信干噪比;算法在期望信号和多径信号数量较少且分布相对连续的情况下,能有效解决多径信号接收问题,提高了波束形成算法对模型失配误差的鲁棒性。     

基于加权聚焦度的多焦点图像融合算法

为保留更多的源图像信息特征,克服基于梯度等融合算法容易产生伪影的缺陷,提出一种基于加权聚焦度的图像融合算法.计算每个源图像的聚焦度量值空间频率、改进的修正拉普拉斯算子和和梯度加权和,得到聚焦状态图 MSF、Mi-SML和 MSoG,根据隶属函数求出相应隶属度值μSF(z)、μi-SML(z)和μSoG(z),得到各源图像的权重,根据线性归一法生成最终的融合图像,并将该算法与当前几种典型图像融合算法进行主客观评价.结果表明:该算法的标准偏差(σ)高出4.699,平均梯度(G)高出0.382,信息熵(H)也是最高的,其他评价参数也在可接受的范围内,融合图像更清晰,没有产生伪影.     

基于单矢量水听器多途宽带信号的三维定位算法

针对多途环境下波形未知的近场宽带信号,提出了一种使用单矢量水听器进行三维定位的新算法。对声压与振速互相关函数的推导结果表明:当信号带宽大于直达波和海面一次反射波之间时延的倒数时,互相关函数的两副峰可与主峰分离;两副峰的峰值分别包含两路径的波达方向信息,而其位置对应两路径之间的时延差。仿真结果表明:当直达波和反射波在时域上重叠时,利用两副峰峰值仍然能够有效估计出直达波波达方向;通过构造"互相关峰锐化函数"锐化两幅峰,在低信噪比情况下可提高多途时延估计精度。最后,以多途时延与直达波波达方向为变量建立方程组,估计目标的距离和深度。该算法的定位精度通过Monte-Carlo仿真进行了分析,并深入讨论了其适用性,湖试结果进一步验证了该算法的可行性。     

基于波束聚焦的外辐射源雷达干扰抑制技术研究

在利用非合作照射源的外辐射源雷达系统中,直达波及其形成的多径杂波干扰对雷达系统性能有非常严重的影响。通常采用的时域自适应滤波方法是:根据一定最优准则利用参考信号构建多径信道模型,对回波信号中的干扰进行对消。然而,当天线扫描监视区域时,在积累时间内干扰信道发生变化,导致自适应对消器输出不再收敛,降低了干扰抑制能力。本文提出通过对各阵元信号加权补偿,使波束形成等效于聚焦的效果,在积累时间内维持信道特性,改善自适应对消器在雷达扫描状态下的性能。仿真和外场采集数据试验表明,该方法提升了外辐射源雷达时域自适应对消器在天线转动状态下的干扰抑制能力。     

双光源光路矢量磁场测量系统的设计

基于麦克斯韦方程推导了光传播方向与外加磁场为任意方向时各向同性介质中磁线振双折射效应所引起的线双折射率与法拉第效应所产生的圆双折射率的大小。同时计算出了各向同性介质作为传感单元的矩阵表达式。这些推导与计算结果为利用磁光效应测量矢量磁场提供了理论依据。最后,设计了用磁光效应测量矢量磁场的双光源光路系统,分析了系统的输出结果。