基于GPU 的宽带干涉仪测向算法实现

相关干涉仪算法具有实现简单和精度高等优点,但将其运用于宽带测向时存在运算量较大等问题,文中针对该问题提出一种基于GPU的宽带干涉仪测向算法实现,利用CUDA技术对传统相关算法进行改进,使之能够适应于GPU平台并充分发挥图形处理器强大的浮点运算能力及其出色的并行执行性,进而使算法在执行速度上能获得极大提升。算法中采用向量1范数并通过插值拟合得到来波方向的精确估计,仿真结果表明,算法在满足实时性要求的同时也能够保证较高精度。相比于CPU平台,算法的GPU实现能够获得很高的时间加速比。     

一种稀疏重构的相关干涉仪测向算法

针对基于凸优化模型的相关干涉仪测向算法计算量过大的问题,提出了一种基于稀疏度自适应匹配追踪算法的相关干涉仪测向算法。该算法首先根据压缩感知原理利用传统相关干涉仪算法的测向数据库作为基底将入射信号稀疏表示;接着,根据贪婪算法对信号进行重构,估计入射信号的方位。该算法的优点在于在迭代过程中引入回溯思想,自动调整估计步长,实现计算复杂度和估计精度的平衡。仿真结果表明,相比基于凸优化模型的相关算法,该算法的计算量大大降低,测向速度提升24.6%,特别在多入射信号情况下具有明显优势。     

基于盲信号分离的同频多信号测向技术

介绍了一种基于快速定点的盲分离算法,该算法可以对来自不同方向上的统计独立信号进行有效的分离,并且不需要预先知道信号的方向和阵列的结构流形。常规的干涉仪算法只能够对非同频信号测向,当多个信号频谱重叠时,无法准确获得单个信号的相位,因此采用干涉仪算法不能够实现对同频多信号测向。提出了一种基于盲信号分离结果的干涉仪测向算法,可以解决同频多信号的测向,进一步提高了干涉仪算法的应用前景。     

MUSIC与干涉仪测向算法性能研究

研究了两种阵列信号测向算法的性能：空间谱估计测向算法和干涉仪测向算法。基于均匀圆阵的硬件平台,两种算法均可实现测向功能,为针对不同的实现需要,着重介绍了因测向机理的不同在多种性能方面呈现出的差异。以五元圆阵为例,分别实现干涉仪和空间谱估计测向的仿真实验。仿真结果表明空间谱估计算法在低信噪比情况下测向精度优于干涉仪测向,而后者在测向耗时方面要远优于前者。     

基于双通道逐级解模糊的Link16信号精测向算法

针对双通道干涉仪对Link16信号精测向技术,深入分析和推导了基线布设限制条件与测向精度,并提出了一种逐级引导跨频段相位差解模糊算法,大幅扩展基线长度限制边界,实现了基于双通道长基线干涉仪的高精度测向能力。相对原有方法,测向精度可提升7倍以上。     

基于相关比幅测向的圆阵干涉仪解模糊算法

针对比幅测向精度较低而干涉仪测向相位易模糊这一问题,提出了一种基于多波束比幅测向的圆阵相关干涉仪解模糊改进算法,实现对小型无人机方位的快速估计。首先,根据目标无人机的图传信号特征值建立离线数据库,利用改进的多波束相关比幅法对无人机来波方向进行粗略测量,通过二次插值法对“栅栏效应”造成的估计偏差进行一定修正;然后,将修正后的角度测量值对干涉仪实测相位差进行解模糊;最后,利用无模糊的相位差通过相关运算实现来波方向的精确估计。该算法将相关运算运用在比幅测向中,有效提高了干涉仪解模糊概率。与传统的比幅测向法和干涉仪测向法相比,该算法只需3组天线就能完成测向功能,其测向精度提高至2°以内,并且该算法对天线一致性要求低,实时性高,可实际应用于圆形阵列测向体制,实现对无人机的快速测向。     

扩频手机信号测向技术及其应用研究

针对当前基于比幅式测向对扩频移动通信信号定位慢、精度低的问题,提出了一种新型的基于相关干涉仪技术的测向方法,该方法先通过解扩扩频信号,实现目标信号与无关信号的分离及原始信号的还原,再通过相关干涉仪测向技术快速精确地对目标信号进行测向。基于本文提出的测向总体技术,理论上可以实现对扩频手机信号进行快速精确测向定位,通过模拟仿真,验证了该技术的优势和可行性。     

基于RBF神经网络的相关干涉仪测向方法

提出了一种新的基于径向基(RBF)神经网络的相关干涉仪测向方法,实现了自组织学习选取中心、正交最小二乘法及基于遗传算法的进化优选算法等训练方法,经训练后的RBF神经网络可用于多源信号波达角(DOA)估计。仿真结果表明,在一定范围内,该方法对信道噪声不敏感,测向精度与传统相关干涉仪相当,且测向处理时间和测向设备的存储量大大降低。     

基于神经网络的干涉仪测向方法

针对干涉仪测向系统中采用传统算法难以克服系统误差的问题,提出了一种基于神经网络的干涉仪测向方法。通过对干涉仪测向系统进行建模,分析了测向误差来源和解相位模糊算法,建立了基于相位干涉仪测向系统的BP神经网络模型,并采用了Levenberg-Marquardt算法对BP神经网络进行改进。以微波暗室的试验数据为训练数据,利用Matlab工具箱对神经网络进行了验证性的仿真试验。仿真结果表明:与传统的测向算法相比,该算法能克服系统误差,进一步提高干涉仪测向精度,改进后的神经网络的收敛速度得到大大提高。     

基于相位干涉仪的同时信号测向技术

针对传统的相位干涉仪无法进行同时信号测向的问题,提出了一种基于相位干涉仪的同时信号测向方法,在干涉仪测向中引入了数字信道化技术来解决同时信号分辨,同时采用多基线天线结构来提高测向精度。通过理论分析及仿真实验,验证了该方法可实现同时信号测向的能力。     

数字式多基线相位干涉仪与MUSIC法测向性能分析

基于非均匀线阵的阵列信号模型,数字式多基线相位干涉仪和MUSIC两种测向方法均能实现测向功能。给出了两种测向方法的测向精度的计算公式,明确了测向精度的影响因素,研究并比较了两种测向方法的测向性能。以四元非均匀线阵为例,在输入只有一个信号的环境下进行仿真实验,对比了两种测向方法的测向精度和测向时间,理论分析与仿真结果都表明数字式多基线相位干涉仪具有更高的测向精度和更短的测向时间。     

基于压缩感知的相关干涉仪测向算法

针对相关干涉仪测向系统,提出了一种基于压缩感知的测向算法.该算法将相关干涉仪的测量矢量分解为以测向数据库为基底的含有噪声的稀疏表示,采用再加权的l₁范数凸优化算法,迭代更新加权矢量,以逼近最优的l₀范数.所提算法和传统的计算相关系数最大值方法相比,额外利用了辐射源信号在空域上的稀疏性,可以对同频多信号进行测向.采用计算机仿真对所提算法的性能进行了验证.     

一种稳健的平行基线相关干涉仪测向方法

针对传统平行基线相关干涉仪在实际测向中精度易受系统误差影响的问题,提出了一种稳健的平行基线相关干涉仪测向方法.该方法通过增加平行基线组合数和引入索引扩展,减小系统误差对测向精度的不利影响,并采用实测样本进行相关来弱化互耦、多径效应等因素的影响.仿真结果验证了改进算法能有效提高实际测向系统的测向精度;同时,相对于标准干涉仪具有运算量上的优势,从而更加适合具有实时测向要求的测向系统使用.     

一种新的雷达信号旋转干涉仪测向解模糊算法

研究了一种新的旋转干涉仪测向解模糊算法。首先分析了旋转干涉仪测向时的相位差变化规律,然后针对Ka频段雷达信号在使用旋转干涉仪测向时相位差变化大的问题,建立了进行两次修正的解模糊算法。该方法硬件实现结构简单,易应用于被动导引头中。通过计算机仿真验证算法的稳定性,结果表明,当信噪比高于-8 dB时,解模糊成功率超过90%。     

Ku频段的一种高精度测向模型

Ku频段信号测向时通常使用比幅测向法,认定测向范围内接收到的信号幅度值最大的方向为信号来波方向,但该方法测向精度较低。针对比幅测向法的不足,提出了一种比幅测向法与相关干涉仪测向法相结合的测向模型,利用比幅测向法来解模糊,而相关干涉仪测向法用来保证较高的测向精度。详细阐述了新方法的实现步骤,介绍了测向天线阵列的设计。试验结果表明,该方法测向精度高,处理速度快,适于硬件实现。     

基于多级相关处理的相关干涉仪快速测向方法

为降低相关干涉仪测向的计算复杂度,提出了一种基于多分辨率相关处理的快速测向算法,与在全角度范围计算相关系数的传统相关干涉仪不同,快速算法采用逐级测量的方式,先粗测来波方向,用粗测的结果做指引,在较小的角度范围内进行精细测量,从而显著减少了算法计算量。同时,快速算法在测向精度方面没有损失。推导了粗测和细测样本步长的最优比例关系。理论分析和计算机仿真证明该算法能够大幅减少算法计算时间,提出的算法对瞬时测向具有实用意义。     

高精度的来波方位估计

给出了干涉仪测向的基本原理和数学模型,对干涉仪测向的精度进行了一般性讨论。指出提高测向精度的有效途径是增加基线长度。主要研究长短基线组合方式、测向算法及系统性能分析,重点在于克服测向系统的测向模糊性和提高测向精度。给出了理论上的高精度干涉仪测向算法如何在实际工程中的应用及系统的实现方法以及部分实验数据。     

干涉仪基线组合对测向精度的影响

针对干涉仪测向算法,以三种不同基线组合为例,通过理论和仿真分析,说明信号频率、来波方位、相位模糊对测向精度的具体情况。得出长基线数量越多测向模糊越严重,但测向精度越高的结论。为干涉仪测向系统的工程应用提供理论依据。     

基于FPGA的短波相关干涉仪测向

相关干涉仪测向是测量信号到达方向的一种重要方法,因其实现简单且测向精度较高得到了广泛应用,但是运算量较大使得测向处理较慢。利用现场可编程门阵列(FPGA)的高速并行计算特点,对算法流程进行了改进,设计了一种资源占用少、处理速度快的实现方案,对算法的关键模块实现进行了分析,最后通过实际应用验证了该方法的正确性和可行性。     

五元均匀圆阵干涉仪加权测向算法及解相位模糊的条件

研究五元均匀圆阵一维、二维干涉仪测向算法。提出了一种多基线加权干涉仪测向算法，提高了干涉仪测向精度。提出了多基线对的比较法解相位模糊，讨论了该方法在噪声限制和阵列孔径限制下的解相位模糊条件。