干涉仪与MUSIC算法的测向原理及精度对比

实际电磁环境中,在中频处理带宽内往往只有一个信号,此时是MUSIC算法还是干涉仪方法具有更高的测向精度未见公开定论。通过对MUSIC算法和干涉仪测向的原理分析,给出了二者的理论精度公式并进行了变形、比较,然后证明了MUSIC算法与干涉仪测向原理在二元阵、单信号情况下的等效性,仿真实验验证了在二元阵、单信号情况下干涉仪具有与MUSIC算法相同的渐近测向性能,而在单信号、多阵元条件下干涉仪的测向精度仅比MUSIC算法略低。这种分析对实际应用中测向算法的选择具有重要的指导意义。     

旋转干涉仪解模糊方法研究及实现

针对相位干涉仪估计波达角过程中的相位模糊问题,提出了一种新的基于旋转相位干涉仪解模糊的方法,对该方法的解模糊性能进行了仿真分析并和其它方法进行了比较,最后给出了测向系统的硬件实现方案.该方法解决了单基线干涉仪存在的视角范围和测角精度之间的矛盾,可在保证测向精度的条件下实现宽频带测向,并且只需两个接收通道,体积小.仿真结果及实际测向系统验证了该方法的有效性.     

基于遗传算法的相关干涉仪测向方法

相关干涉仪体制可以获得未知辐射源电磁波的相位信息,借助相关算法解算出波达角,在工程上得到了广泛应用.但天线相位往往会受平台影响发生畸变,并导致测向偏差.文中基于干涉仪体制,采用遗传算法对测向系统的基线和权值进行了优化.结合典型实例,比较分析了优化前后测向误差的变化.证明该方法能够显著改善测向精度,提出的方法对机载测向具有实用意义.     

基于遗传算法的相关干涉仪测向方法

相关干涉仪体制可以获得未知辐射源电磁波的相位信息,借助相关算法解算出波达角,在工程上得到了广泛应用.但天线相位往往会受平台影响发生畸变,并导致测向偏差.文中基于干涉仪体制,采用遗传算法对测向系统的基线和权值进行了优化.结合典型实例,比较分析了优化前后测向误差的变化.证明该方法能够显著改善测向精度,提出的方法对机载测向具有实用意义.     

阵列扩展在干涉仪测向系统中的应用

传统的干涉仪测向系统中,测向精度受到阵列有效孔径的限制。利用四阶累积量的阵列扩展特性,可以达到在解测向模糊的同时保证测向精度的目的。通过对四阶累积量阵列扩展特性及干涉仪测向原理的研究,提出了将阵列扩展特性应用于干涉仪测向系统的测向方法。推导采用不同扩展阵元构成长基线测向时,对应的测向误差公式,得到获得较高的测向精度所需满足的天线阵元间距关系。Matlab仿真结果验证了此方法的正确性。     

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。     

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。     

超短波多径信号相关干涉仪测向算法

测向系统是开展无线电管理工作必不可少的工具之一,其中超短波无线电测向系统经常受到多径传播的影响而导致其实际性能严重下降。基于广泛使用的相关干涉仪软件和硬件系统,提出了一种存在多径传播情况下的测向算法。该算法将参考阵元与选通阵元的电压信号的互相关值分解为稀疏表示形式,并将多包测量数据获得的互相关值以联合稀疏表示的形式进行求解。计算机仿真和暗室实验验证了该算法的性能。与传统相关干涉仪算法相比,所提算法可以在直达径与非直达径的功率相近时仍可正确测向,且可以同时给出直达径和非直达径的方向,提高了相关干涉仪技术对于多径传播的适应性。     

基于虚拟基线的宽带被动导引头测向方法

被动雷达导引头中多基线相位干涉仪在宽带测向时存在角度模糊,针对这一问题,文中提出了一种基于虚拟短基线依次解模糊的相位干涉仪测向方法,该方法既不需要最短基线长度小于入射波的半波长,也不需要基线的尺寸满足参差关系,解决了增大最大无模糊角度与测向带宽之间的矛盾,易于工程实现。详细讨论了虚拟短基线正确解模糊的信噪比要求和通道相位一致性条件,仿真结果表明了理论分析的正确性。     

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。     

机载快速无源定位原理及误差分析

利用干涉仪测向和相位变化率测距可以实现机载快速无源定位.干涉仪测向有较高的精度和较快的速度,相位变化率测距建立在干涉仪测向的基础之上.这种体制较容易在飞机上实现.干涉仪测向中相位的周期性,对测向范围和信号带宽提出了限制,而测向误差和相位误差对测距精度影响较大.综合测向和测距两方面得到定位误差,其结果可以满足实用要求.     

阵列幅相误差影响下的一维噪声子空间算法

针对阵元幅相误差对一维噪声子空间算法测向性能的影响,先根据相关参数推导出阵元幅相误差影响下的空间谱计算公式,再以均匀线阵为例进行仿真.其在信噪比较高和采样数较大情况下,对于波达方向角间隔较大的两不相干信号,一维噪声子空间和MUSIC算法都能准确估计其来波方向;当信噪比较低和快拍数较少,信号到达方向角间隔较小,此时MUSIC算法失效,而一维噪声子空间算法仍能正确的分辨出相邻的两个信号源.     

基于自适应RLS算法的导引头测角方法研究

导引头通过实时测试跟踪目标的到达角,截获跟踪目标雷达信号,导引导弹命中目标雷达.常规的单基线相位干涉仪测向系统存在测向范围和测向精度的矛盾,利用比幅比相测向方法可以很好地解决测角精度和角度模糊问题.比幅比相测角系统中一个突出的问题就是比幅支路信号噪声大,非线性失真严重,对环境的依赖性较强,文中针对这一问题提出基于自适应RLS滤波的处理算法.该算法不需要了解周围环境的统计特性,通过调整自身的权向量,满足解角度模糊的要求.仿真试验证明该算法有良好的实时处理效果,具有重要的工程实际意义.     

多通道增强的干涉仪测向方法

针对干涉仪测向性能受多通道相位不一致性影响特别严重的问题,提出了一种多通道增强干涉仪测向方法,利用未校正的多通道信号辅助部分校正后的通道信号进行干涉仪测向;仿真实验结果表明：与仅利用校正后的双通道干涉仪测向方法相比,提出的相位不一致的多通道增强的干涉仪测向方法具有更高的测向精度。     

利用高阶信息的干涉仪测向算法

干涉仪可凭较小的复杂度对目标进行较精确的测向,但随着F－22等隐身目标的不断部署,要求干涉仪具有较好的低信噪比性能。在分析经典干涉仪原理的基础上,提出了一种利用信号高阶信息的干涉仪测向算法。仿真实验证明,该算法在低信噪比下的性能优于经典干涉仪方法及MUSIC算法。     

用于宽带测向的广义阵列流行内插算法

文中把阵列流行内插宽带测向算法应用到均匀线阵上,并给出了求变换矩阵的另外两种方法。与通常的宽带信号子空间方法相比,提出的算法不需要对波达方向进行预估计,且具有对相干宽带信号进行测向的能力。理论分析和仿真实验证明了文中测向算法的有效性。     

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。     

低秩及几何约束的嵌入式阵列膛口波测向方法

针对部分阵元受壳体遮挡导致的小型嵌入式麦克风阵列枪声探测系统目标定位偏差问题,提出了一种枪声膛口波测向新方法。该方法通过分析非通视传播对阵元间波达时间差（TDOA）的不利影响,采用低秩及几何约束下的凸优化校正算法抑制实测TDOA矩阵中的随机噪声和衍射传播偏差;同时选取距离目标最近的通视麦克风作为参考阵元,进一步减小最小二乘测向偏差的统计均值与方差。外场试验结果表明,膛口波测向误差不大于实际产品指标要求的累积概率,由常规方法的0.86提升至新方法的0.94.     

圆阵单通道顺序采样二维超分辨测向算法

针对单通道测向方法普遍存在运算量大或测向精度低的缺点,提出圆阵单通道顺序采样二维超分辨测向的算法。算法将圆阵多次轮巡所得的顺序采样数据等效为每个阵元同时采样并进行多次快拍的数据,并通过构建单通道圆阵特有的含有开关切换时间间隔的导向矢量,采用等效加权的MUSIC算法,实现对信号的测向。计算机仿真证明:其具有较高的测向精度,逼近了多通道测向算法。     

单信道相位相关干涉仪的通信测向技术

单信道相位相关干涉仪的通信测向技术,是将多个天线阵元接收的信号作移相合成.并按时序通过接收机信道,进行混频、放大和检波,得到1组相位和幅度数据.与预存数据库进行相关,完成通信测向.并在通信测向的同时,得到信号的其他参数值.