基于时延的被动声探测阵列综合仿真比较

智能雷弹通过对空中目标噪声信号的探测处理来得到目标方位，传声器阵列是雷弹声探测的工具，它的形式直接影响到定位的算法和精度。现有的阵形主要为平面四元阵、立体四元阵和立体五元阵，文中在分析了影响定位精度的几种因素后，在综合考虑误差影响的情况下对阵形进行了仿真对比，结果表明立体阵相比平面阵在俯仰角估计精度上有较大提高，受安装和有效风速影响小，性能优于平面阵。     

立体五元十字阵定位算法与精度分析

为提高立体阵中俯仰角的定向精度,对立体五元十字阵的基本定位算法进行了推导。以往文献中常用正弦值来计算俯仰角大小,但这种方法不能同时反映2个结构尺寸参数对俯仰角精度的影响。针对这一情况,在俯仰角的计算上采用正切值。经过与传统平面五元十字阵的定向精度进行比较,发现用正切值来表示俯仰角,不但能更加精确地描述影响俯仰角精度的各种因素,同时此法表示的俯仰角在精度上也较正弦值表示法高。立体五元十字阵的定向性能较好,具有较好的工程应用价值。     

水下五基元空间阵超短基线定位方法

针对水下目标定位时,单平面定位阵存在随俯仰角变化定向精度变化大的问题,提出了水下五基元空间阵超短基线定位方法。该方法利用五基元空间阵中每个正交三元阵分别确定目标方位,并将各正交三元阵定位结果互相修正作为目标的最后定位结果。仿真分析表明俯仰角在80°~100°范围内,采用五基元空间阵超短基线定位方法,z坐标的定位精度比单基阵定位时明显改善,z坐标的相对误差没有出现突变的现象,目标的定位精度相对提高。     

五元十字阵被动声定位算法及其性能研究

四元十字阵的测向和测距精度受目标方位角的影响，而五元十字阵就可以克服这一缺点。文中研究了基于五元十字阵的低空目标被动声定位算法及其性能。分别就目标测向和测距的精度进行了理论分析和计算．讨论了阵列尺寸和时延估计等诸因素对五元十字阵定位性能的影响。对空中运动目标被动声定位的实际工程应用有重要的参考意义。     

基于矢量修正的稀疏阵列测向解模糊方法

针对稀疏阵列DOA估计中存在的测向模糊问题,提出了基于矢量修正的稀疏阵列测向解模糊方法。该方法通过推导阵元相对位置与稀疏阵列角度估计之间的关系,分析了阵元相对位置的最大公约数对MUSIC算法测向性能的影响,利用在稀疏均匀线阵特定位置添加新的阵元的方法,对原阵列的导向矢量进行修正,解决了稀疏阵列的测向模糊的问题。仿真实验结果表明,该方法不仅保留了稀疏阵大孔径的优点,提高了多信号分辨能力和测向精度,并且在低信噪比和小快拍条件下性能较好。     

基于平面圆阵的二维测向精度分析

文中分析了基于平面圆阵的MUSIC算法对非相关信号源进行二维DOA估计的测向精度。推导了基于平面圆阵的二维DOA估计精度的公式。并通过计算机的仿真验证了模型的有效性，仿真结果说明了在一定的约束条件下，测向的精度与信号波长和平面圆半径之比、分布于平面圆上阵元的个数及入射信号入射到天线阵的角度都有关系，并给出了相应的曲线。     

矢量水听器与Kalman滤波在水雷引信中的应用

将基于声压振速的矢量水听器应用于水雷上,可以实现对水面运动目标的精确测向,获得方位角和俯仰角。根据水雷定深、方位角、俯仰角3个观测量,利用Kalman滤波算法实现对水面运动目标航迹估计与跟踪,提高水雷的精确打击能力。     

基于圆柱共形阵的极化MUSIC算法

基于圆柱共形阵列的波达方向(Direction-of-Arrival,DOA)估计方法受载体曲率影响,对于不同极化入射的信号存在极化接收不匹配的问题,同时由于载体的遮挡,会使测向精度下降,甚至产生测向错误.针对极化接收和载体遮挡效应,本文提出了一种基于圆柱共形阵列的极化MUSIC算法,建立了基于圆柱共形阵的极化敏感阵列信号接收模型,考虑载体遮挡效应对信号的导向矢量进行重构,保证了信号子空间和噪声子空间的正交性,并运用极化秩亏MUSIC算法进行DOA估计和极化参数估计.仿真结果表明,与子阵分割极化MUSIC算法相比,本文算法在低信噪比10 dB时测向误差减少了0.9°,具有更高的信号测向精度,信号估计准确率提高了27.4％.     

雷达低空目标俯仰角测量提取的最大似然估计算法应用

在单脉冲测角体制下,由于多径回波信号的干扰,极大地影响了雷达对低空目标俯仰角的测量,实时测量很难达到靶场外弹道测量的精度要求。为提高低空目标俯仰角的测量精度,应用最大似然估计算法从雷达系统实时存储下来的视频信号中提取低空目标俯仰角参数。计算结果显示,最大似然估计算法可以显著改善俯仰角测量精度,为靶场试验决策提供依据。     

一种低复杂度的相关干涉仪测向算法

针对传统相关干涉仪测向系统相位差参考数据库的采集工作时间周期长、工作量大的问题,提出了使用理论相位差代替采集相位差的测向方法。针对实际测向系统中由遮挡引起的个别阵元接收信号弱、相位差估计偏差大的问题,提出了一种相位差测量误差大的阵元检测和相位差替代方法,利用接收信号较强的阵元估计的相位差推算并替代接收信号弱的阵元对应的相位差。通过仿真和测试,在单通道相关干涉仪的系统上验证了所提算法的有效性。     

水下宽带目标方位估计的克拉美-罗界

目标方位估计的克拉美一罗界(CRB)是方位估计方法有效性能评价的标准,它作为任何无偏方位估计方差的下界,给出了目标方位估计方法性能的极限。目前,已有较多的文献研究了窄带目标方位估计的CRB,但还没有研究宽带目标方位估计的CRB．本文提出了水下宽带目标方位估计的CRB．在一定假设条件下,根据水下阵列样本数据的联合概率密度函数和Fisher信息矩阵,推导得到了宽带CRB的解析表示式,计算了不同信噪比、不同目标方位角情况下的宽带CRB．宽带目标方位估计的CRB为水下宽带高分辨方位估计理论研究和统计性能评价提供了依据。     

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。     

利用圆柱阵的空中目标测距算法研究

为提高三维空间目标的测距精度,提出利用圆柱阵的近似时延测距算法.首先根据圆柱阵中部分阵元具有不同时延表达式的特点,推导出空间目标的测距公式;然后在测向结果的基础上,仿真分析该算法的测距性能;最后利用外场实验对算法的性能进行验证.仿真及实验结果表明:利用圆柱阵的近似时延测距算法对距离估计的相对误差随信噪比增大快速下降,在...     

矢量阵改进常规波束形成

针对常规Bartlett波束形成无法充分发挥矢量阵抗干扰性能的问题,提出基于声压振速联合处理的矢量阵改进Bartlett波束形成方法.推导了该波束形成器的解析表达式,给出其方位谱计算方法,定义了左右舷模糊抑制增益用于分析两种方法单边指向性能.声压振速联合处理能够更好地抑制噪声使得改进方法旁瓣更低、左右舷模糊抑制性能更好...     

基于垂直矢量阵的相干信号方位估计算法

为了实现相干信号源的空间方位估计,将计算到达角瞬态成像（CAATI）算法引入矢量线阵,提出了基于垂直矢量阵的CAATI算法。该方法不仅具有CAATI算法所需快拍数少、运算量小、精确度高的特点,并且兼具矢量传感器可以同步、共点测量声场中的声压和振速信息的性能,因而利用一维线阵即可实现目标的空间方位估计,实时性好,且有效降低了实际应用中的硬件要求。仿真分析了点源与非点源目标的方位估计性能,结果表明提出的方法切实可行。     

一种新的阵元位置误差校正方法

针对阵元位置误差校正问题，提出一种新的校正方法——虚拟阵元校正法。这种方法不是从寻找真实阵元位置着手，而是利用一个优化信号源，通过遗传算法优化得到最优虚拟阵元位置，从而达到恢复空间谱的目的。从计算机仿真结果可以看到，得到的空间谱谱峰尖锐、位置正确，并且这种方法适用于任意形式的天线阵。     

适于非均匀线阵解相干的DOA估计算法

在研究用非均匀线阵实现对相干信号源方位估计问题的基础上,提出了一种改善方位估计的阵列设置方法和非相干与相干信源分开估计的DOA估计方法。在阵元数一定的情况下,该方法可使阵列对非相干信号源的分辨力较直均匀线阵(ULA)有较大的改善,还克服了一般稀布线阵方位估计模糊和去相关能力差的缺点,而且还具有很好的信源过载能力和估计性能。计算机仿真证明了该方法的正确性和有效性。     

二维超分辨测向天线阵性能仿真与分析

文中在MUSIC算法的基础上，建立了平面任意形状阵列二维超分辨测向的数学模型及通用算法。针对不同天线阵列结构对二维测向性能的影响问题，分别以双排均匀线阵、均匀圆阵、均匀正方形阵和均匀L阵为模型进行了计算机仿真实验，并对这几种阵列的二维测角精度和稳健性进行了较全面的比较分析，得出了较理想的阵列设计方案。     

A Void Reference Sensor-Multiple Signal Classification Algorithm for More Accurate Direction of Arrival Estimation of Low Altitude Target

There exists MUSIC （multiple signal classification） algorithm for direction of arrival （DOA） estimation. This paper is to present a different MUSIC algorithm for more accurate estimation of low altitude target. The possibility of better performance is analyzed using a void reference sensor （VRS） in MUSIC algorithm. The following two topics are discussed： 1） the time delay formula and VRS-MUSIC algorithm with VRS located on the minus of z-axes; 2） the DOA estimation results of VRS-MUSIC and MUSIC algorithms. The simulation results show VRS-MUSIC algorithm has three advantages compared with MUSIC： 1） When the signal to noise ratio （SNR） is more than - 5 dB, the direction estimation error is 1/2 as much as that obtained by MUSIC; 2） The side lobe is more lower and the stability is better; 3） The size of array that the algorithm requires is smaller.