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。     

基于改进最速下降LCMV算法的稳健波束形成

基于线性约束最小方差准则(LCMV)的自适应波束形成技术,在理想条件下能够在期望信号方向保证增益最大,同时在干扰方向形成零陷.但在实际阵列系统中,指向误差、阵元位置误差以及阵元相位误差均使得传统的LCMV准则算法出现性能下降.针对最优权矢量解算问题,提出了基于牛顿法及可变加载约束的改进SD-LCMV算法,并将两者与线性约束LMS算法及递归稳健LCMV算法进行仿真对比,结果验证了改进算法对误差的稳健性.     

坡印廷矢量方向上电容的等效模拟器件设计

平面电磁波入射到吸波结构(如频率选择性表面)上时,吸波结构中能与电磁波电场和磁场分量作用的部分可被等效为电感或电容.但由于平面电磁波在传播方向(坡印廷矢量方向)并无电场和磁场分量,使得坡印廷矢量方向电容很难找到等效的物理器件实现.针对这一问题,设计了一种可以产生平行于坡印廷矢量方向的衍生电场的等效器件,从而在空间中形成平行于(而不是垂直于)坡印廷矢量方向的电容.利用等效电路法求所设计器件的等效电路,并对两者全波仿真.仿真结果表明:在0～1 GHz频段内两者的S参数基本吻合,即所设计的器件可以作为平行于坡印廷矢量方向的电容的等效器件.     

改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法

基于信号子空间拟合算法的代价函数,提出了一种改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法,该算法采用分步迭代的方式,可在阵列存在幅相差和阵元位置误差的情况下,估计出信源的波达方向(DOA)、阵列幅相差和阵元位置误差.文中还给出了参数估计惟一性的必要条件.计算机仿真结果验证了该算法的有效性.     

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。     

L型阵列通道不一致及阵元位置误差的联合校正方法

针对L型阵列中通道不一致和阵元位置误差同时存在的情况,利用辅助阵列和校正源,提出一种L型阵列通道不一致和阵元位置误差的解耦合估计方法.该方法计算量小,不需要误差参数的任何先验知识,且校正源的位置可以未知.理论分析和仿真结果表明,提出的方法能很好地解决L型阵列中通道不一致和阵元位置误差的联合校正问题,且两种误差的估计精度高.     

矢量阵一种简单的相位误差校正方法

分析了矢量水听器阵的阵列流型和误差模型,针对矢量水听器阵列声压和振速通道存在相位误差问题,应用常规波束形成方法和MUSIC方法进行方位估计误差大。并对通道存在估计性能下降的问题,提出了一种简单的相位误差校正方法。利用阵列流型向量在信号子空间的投影,得出存在相位误差的阵列流型向量就是信号子空间的特征值为＂一＂的特征向量,通过与精确的阵列流型向量比较求出矢量阵的相位误差。最后,修正矢量阵的相位误差,得到准确的方位估计能力。通过计算机仿真,验证了算法的可行性和准确性。     

均匀线阵中幅相及位置误差的快速校正方法

着重研究了针对均匀线阵中由各阵元幅度相位不一致性及位置误差的综合影响引起的阵列流形误差的校正问题。该方法利用单信号源(可以为事先设置的校正源或某目标源)，无须准确知道信号源的波迭方向，只须在校正过程中将阵列天线以已知角度旋转两次．即可对各阵元的幅度、相位及位置因子作较精确的估计，从而估计出综合误差存在情况下的阵列流形，并可同时估计信号源的波达方向。该方法无需迭代．计算简单快速．且具有较高的估计精度。计算机模拟实验结果表明了本文方法的有效性。     

基于辅助阵元的阵列误差有源校正算法

阵列互耦、幅相误差和阵元位置误差的综合影响会严重影响超分辨率算法的性能,为此,针对上述3种阵列误差的综合影响,给出了一类基于辅助阵元的有源校正算法.首先,将3种阵列误差的综合影响等效为一种依赖方位变化的幅相误差,并通过一种基于辅助阵元的自校正方法得到了关于3种阵列误差的非线性最小二乘优化模型;然后,针对阵列误差矩阵可能出现的不同模型,给出了相应的求解算法;接着,针对算法的参数估计唯一性给出了较为细致的分析,并对算法做了进一步改进;最后,通过仿真实验验证了新算法的有效性.     

一种基于无线传感器阵列的到达方向检测方法

以线性等距无线传感器阵列为例,提出一种有效的到达方向检测算法.列堆栈两个平移不变子阵的相关矩阵,给出一种奇异值分解和特征值分解相结合的两步算法,估计传感器阵列的导向矢量矩阵,通过分析导向矢量矩阵的结构化信息,构造估计导向矢量和理想导向矢量的相关函数,进而求解相关函数的驻点,搜索有限个驻点中使相关函数最大的驻点对应的角度估计到达方向,避免了穷尽搜索.仿真结果表明：所提算法在相同信噪比下分辨成功率高于著名的ESPRIT算法、同一分辨成功率下要求的信噪比更低.在信噪比、快拍数、阵元个数变化下对目标定位的均方根误差均优于ESPRIT算法,更接近于理论最优值.