三正交分离式极化敏感阵列的波达方向估计

该文研究了分离式极化敏感阵列(SS-PSA)的多目标波达方向(DOA)估计问题。首先建立三正交分离式极化敏感均匀稀疏阵列的信号模型;接着利用阵列的旋转不变性采用ESPRIT算法计算出多值模糊DOA估计;利用该模糊DOA估计值对分离式极化天线进行空间相移的补偿,然后利用共点式极化天线之间的多维角度结构求出对应的虚拟DOA估计;最后通过提取多值模糊估计值和对应虚拟估计值之差的最小范数得到多目标的DOA估计。该文所提阵列采用分离式极化天线代替传统共点式极化天线,降低了阵列的互耦影响;采用稀疏阵列结构有效地扩展了阵列的物理孔径,大大提高了DOA估计精度。计算机仿真结果证明了该算法对分离式极化天线DOA估计的有效性和高精度性。     

TDD CDMA通信系统中二维角度、时延和极化参数的可分离估计方法

在研究一维角度、时延和极化联合估计(JADPE)方法基础上,提出一种多径信道下的二维角度、时延和极化参数联合估计方法.该方法将极化敏感阵列天线和TDD CDMA系统结合起来,研究了TDD CDMA系统多用户、多径情况下联合参数估计问题,有效实现了TDD CDMA系统二维角度/时延/极化参数的高分辨联合估计.该方法通过引...     

共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计算法

 针对共形天线阵列流形的特点,提出了共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计算法.算法的方位估计不需要信源极化状态的任何信息,估计精度高、分辨力强,在完成信源方位估计的同时,还可以精确的估计出信源的极化状态,不需要参数配对,实现了共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计.算法仅需要二维参数搜索,计算量比已有的联合估计算法小,且适用于任意共形载体,具有广泛的应用范围.对算法参数估计的理论性能进行了分析推导,给出了参数估计的CRB(Cramer-Rao Bound),并通过Monte-Carlo仿真实验验证了理论分析的正确性与算法的有效性.     

锥面共形阵列信源方位和极化参数的联合估计算法

该文用交叉电偶极子对在锥面共形载体表面构造极化敏感阵列,在建立其快拍数据模型的基础上实现了信源方位和极化参数的联合估计。算法首先通过合理的矩阵变换将阵列流形中的信源方位和极化信息去耦合,然后分别根据秩损理论和旋转不变子空间思想对其进行估计,最后通过一种轮换比对配对方法实现信源方位和极化参数的联合估计。Monte-Carlo仿真实验表明,所提算法可以很好地解决锥面共形阵列的多参数联合估计问题。     

极化信号频率、二维到达角和极化参数的同时估计

本文研究基于标量传感器和/或空域完全伸展矢量传感器极化敏感时间双采样、空间欠采样阵列的多个宽频段窄带极化信号中心频率、二维波达方向和极化参数的同时估计问题。针对时、空多分辨采样数据,利用旋转不变参数估计方法分别估计出与信号频率有关的时间相位因子和对应的含有空间相位信息的所谓混合导向矢量。对估计出的信号时间相位因子的模和相角进行联合,获得模拟频率估计:利用混合导向矢量中还包含的与空间采样间隔无关的极化-角度相干结构信息去除方向余弦估计中的整周模糊并获得相应的极化参数估计。     

基于部分校准极化敏感阵列的信号DOA和极化参数迭代估计

针对安装于飞机机翼上,具有不同结构极化敏感天线的部分校准阵列,该文提出了一种完全极化电磁波DOA和极化参数的迭代估计方法。该方法基于部分校准阵列,估计阵列误差;然后利用阵列误差,估计单个极化敏感天线的极化导向矢量;最后利用极化导向矢量,估计完全极化电磁波DOA和极化参数。迭代运行上述三步,可以逐步提高估计精度。计算机仿真验证了该方法是收敛的,并且具有良好的鲁棒性。     

基于累积量的极化敏感阵列信号DOA和 极化参数的同时估计

本文研究极化敏感阵列非高斯窄带信号二维波达方向(DOA)和极化参数的同时估计问题.所考虑的极化敏感阵列包含一个特定子阵,该子阵由空间稀疏伸展三极子天线和两个导引阵元组成.分析了3维极化-角度域相干结构的平凡模糊问题,对利用并行累积量ESPRIT分别恢复出的信号3维极化-角度域相干结构和空域相干结构信息进行联合完成了非线性极化信号二维DOA和极化参数的同时估计.给出了一种相位缠绕解决方案并讨论了空间伸展三极子天线的可选择结构.     

多跳频信号波达方向与极化状态联合估计算法

为了有效辅助跳频(FH)网台分选和信号识别、跟踪,该文用正交偶极子对构造极化敏感阵列,基于空间极化时频分析,在欠定条件下实现了多跳频信号波达方向(Direction Of Arrival, DOA)与极化状态的高效联合估计。首先建立跳频信号的极化敏感阵列观察模型,然后根据参考阵元时频分析结果建立各跳信号的空间极化时频分布矩阵,再利用该矩阵中蕴含的信号极化-空域特征信息分别运用线性、二次型空间极化时频以及多项式求根共3种方法实现DOA与极化参数联合估计,最后蒙特卡罗仿真结果验证了该算法的有效性。     

线性电磁矢量阵列的空时极化平滑算法及相干源多参数估计

该文提出了一种基于线性电磁矢量阵列的空时极化平滑算法(STPSA),解决了相干信源的频率,2维波达方向和极化参数的联合估计问题。该算法通过对不同子阵和矢量传感器不同传感单元的测量数据及其相应延迟数据进行平滑,实现解相干预处理并抑制噪声干扰,然后利用传播算子方法得到相应的参数估计。与目前的算法相比,该文提出的算法能够同时实现相干信源的多个参数联合估计;无需通过奇异值或特征值分解提取信号/噪声子空间,也无须进行参数搜索,有较低的运算量;另外,算法能够通过增加相邻阵元的间隔来扩展阵列的有效孔径,改善估计性能,且无须进行参数去模糊处理。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于四阶累积量的共形阵列波达方向估计算法

由于共形天线阵列流形的多极化特性(Polarization Diversity),共形阵列天线的信源方位估计需要与信源的极化状态联合进行。分析总结共形阵列天线波达方向(DOA)估计特点的基础上,针对窄带远场非高斯独立信源,提出了一种共形阵列天线盲极化DOA估计算法。该算法利用四阶累积量对阵列口径的扩展性,结合旋转不变子空间(ESPRIT)算法,在信源极化状态未知条件下实现了共形阵列天线的高分辨DOA估计。所提算法的方位估计不需要天线单元方向图以及信源极化状态的任何信息,适用于多种常用共形载体(锥面、柱面以及球面共形载体),具有较为广泛的应用环境。以柱面共形阵列天线DOA估计为例,详细推导了算法机理,给出了算法步骤,计算机Monte Carlo仿真实验验证了所提算法的有效性。     

RSS协助的ray-tracing室内定位算法

针对室内定位,当信号受到非视距(non-line-of-sight, NLOS)和多径传播的影响时,本文提出一种接收信号强度(Received Signal Strength, RSS)协助的Ray-tracing室内定位算法,改进已经提出的基于虚拟基站方法的信号到达时间 (Time of Arrival, TOA)和信号到达角度(Direction of Arrival, DOA)室内无线信号Ray-tracing模型,利用信号RSS测量值优化算法,实现TOA、DOA和RSS协同定位,提高室内多径及非视距环境下,无线定位的精度,降低算法复杂度,提高算法处理信号多重散射的能力并降低了对基站的依赖性适用环境更为广泛。首先通过RSS得到信号源可能存在的位置,随后利用Ray-tracing原理并使用虚拟基站,将非视距路径定位问题转化为视距路径定位问题,利用TOA和DOA对直射、透射、反射和绕射情况进行分析建模,最后使用最小二乘法对可能的位置进行筛选,得到信号源的最终位置。仿真结果表明,本算法较改进前拥有更高的定位精度。      

基于载波相位的室内AoA/ToF联合定位

当前室内定位的主流方法是基于信道状态信息(Channel State Information,CSI)的AoA/ToF(Angle of Arrival/Time of Flight)联合定位,由于天线数量和带宽的限制,导致其特征参数存在误差.为此,结合CSI中细粒度和多样化的载波相位信息,提出了一种基于载波相位的室内...     

一种多基阵炸点声源定位系统设计

为提高火炮武器的命中精度和攻击效果,提出了一种基于无源声探测的目标定位技术。系统通过传声器阵列采集目标声源发出的声信号,采用多个基阵定向结果对目标进行交汇定位,搭建了基于FPGA+DSP架构的基阵节点,对节点的软硬件进行了详细设计,并利用时延估计和定位算法解算出目标声源的三维坐标,实现对炮弹炸点的精确定位。最后模拟现场环境,设计完成了多次测试实验,验证了方位角估计理论的正确性及试验系统的可行性。实验数据表明,该方法具有较高的估计精度,可获得炸点的具体位置信息,具有一定的实用价值和应用前景。     

基于ES-DOA估计的室内非法信号源定位方法

针对室内非法信号源定位应用的特点,提出一种基于到达方向(DOA)估计的无源定位方法。采用具有解相干能力的基于特征空间的到达角(ES-DOA)估计算法估计来波到达角度空间谱和对应的信号功率;采用一种新的直达路径集成搜寻算法判断信号的直达路径方向,并通过交叉测量法估计非法信号源的位置。仿真实验表明,ES-DOA算法在处理相干阵列信号时,具有高分辨力和较强的抗噪声能力,提出的直达路径识别算法能够在不同室内环境中准确识别信号的直达路径方向,具有较强的鲁棒性。研究证明,该定位方法具有较强的系统可实现性,既能单站定位,又可多站协同工作,部署方便,使用灵活,是一种有效的室内非法信号源定位解决方案。     

TRM-FMM室内无线定位技术

在室内多径环境下信号视距传播易受障碍物影响,导致现有的一些室内定位技术对室内环境分布的估计较为困难。时间反转镜( TRM)室内无线定位技术可以有效地减少室内多径效应对信号的影响以及复杂环境造成的延时。但是,若没有信号传输信道的信息,常规TRM技术的定位精度就会大打折扣。针对该问题,给出了一种基于快速行进算法( FMM)的TRM室内无线定位方法。该方法首先利用FMM和同时代数重建算法( SART )迭代更新计算室内环境分布,然后使用估计结果进行TRM定位。仿真结果显示,对于小型规模的目标物体定位误差约为1.84 cm,在未知室内信道信息的仿真环境下,该方法比常规TRM技术的定位精度提高约32.90倍。     

麦克风阵列声源定位系统的研究

随着多媒体技术的进一步发展,语音接收和声音信号处理得到了日益广泛的关注和应用,而声源的定位和声源增强是实现语音增强,语音识别的前提和基础.基于麦克风阵列的声源定位技术由于其广泛的应用前景得到了众多学者的关注.单个麦克风接收到的信息量较少,缺少声源定位所需要的信息,而麦克风阵列克服了上述的缺点,利用了各麦克风信号之间信号的相关性对数据进行相关分析和处理从而实现声源的定位.文中阐述了麦克风阵列声源定位的原理,推导计算目标方位角、俯仰角以及距离的计算公式;阐述了硬件系统的组成以及各个部分的作用并通过实验进行了系统的测试,通过对测试数据的分析得出麦克风阵列声源定位系统能够实现声源的快速定位.     

基于CFR虚拟阵列天线的AOA室内定位

准确地估计信号的到达角（Angle Of Arrival,AOA）为实现在室内高精度定位提供了可能,为了能够准确地估计室内多径信号的AOA,并提取出直射路径的AOA信息进行定位,本文提出一种利用信道频率响应信息（Channel Frequency Response,CFR）扩展阵列天线的亚米级室内定位系统.首先,采集CFR信息进行AOA和信号到达时间（Time Of Arrival,TOA）的联合估计;其次,提出了一种基于AOA和TOA二维聚类信息的直射路径识别算法;另外,还提出了可视环境（Line Of Sight,LOS）以及非可视环境（Non Line Of Sight,NLOS）的识别算法,可以准确的判断出当前接收机相对发射机是处于LOS还是NLOS环境;最后,利用现有的三天线Wi-Fi设备在室内进行了测角以及定位测试,实验结果表明本文提出的定位系统在室内LOS和NLOS环境下分别可以达到中值误差为0.8m,1.3m的定位精度,可用于室内高精度定位.     

基于双极化圆阵天线的多路径干涉仪测向研究

当低空掠海反舰导弹攻击目标舰船时,因为海面多路径散射波的存在,导致舰船上传统的相关干涉仪测向不准,从而不能有效反击拦截导弹。提出了一种基于双极化圆盘阵列天线的多路径相关干涉仪的测向方法,其工作原理为(假设反舰导弹天线是垂直极化方式)当圆盘阵列天线选择垂直极化方式时,干涉仪接收到导弹直达和海面多路径散射的混合信号;当圆盘阵列天线选择水平极化时,干涉仪仅接收到海面多路径总散射信号。在仿真中,根据相关干涉仪算法和多信号分类(MUSIC)算法,可以画出混合信号和总散射信号的空间坐标分别为方位角3°,4°,俯仰角82°,86°,然后比较两者空间向量之间的关系,得出导弹的空间坐标方位角小于3°,俯仰角小于82°,最后通过最小方差无失真响应(MVDR)空域滤波和波束形成算法抑制干扰信号的影响, 通过仿真可以看出总散射信号方位角被抑制大约23 dB,俯仰角被抑制大约17 dB,并通过与仿真场景中导弹的实际空间坐标进行比较,可看出该方法依然存在一定的差距,但也为消除散射多路径对测向的影响提供一种思路与方法。     

Hidden Markov Model Based Localization Using Array Antenna

We present a hidden Markov model (HMM) based localization using array antenna. In this method, we use the eigenvector spanning signal subspace as a location dependent feature. The eigenvector does not depend on received signal strength but on direction of arrival of incident signals. As a result, the eigenvector is robust to fading and noise. In addition, the eigenvector is unique to the environment of propagation due to indoor reflection and diffraction of the radio wave. The conventional localization method based on fingerprinting does not take previous information into account. In our proposal algorithm with HMM, we take previous state of estimation into account by comparing the eigenvector obtained during observation with the one stored in the database. The database has the eigenvector obtained at each reference point according to setting in advance. In an indoor environment represented in a quantized grid, we design the transition probability due to previous estimated position. Because of this, target’s movable range is obtained. In addition, we use maximum likelihood estimation method based on statics of correlation values. The correlation value is an indicator of pattern matching in a fingerprinting method. The most likely trajectory is calculated by Viterbi algorithm with above mentioned probabilities. The experimental results show that the localization accuracy is improved owing to the use of HMM.     

基于多个传感器的VLC室内定位算法研究

为了实现移动机器人的快速高精度定位,提出了一种基于多个传感器的室内定位模型,研究了其可见光通信技术(VLC)室内定位算法,并对该算法进行了实验验证。首先研究基于AOA定位算法,利用传感器的响应曲线,结合室内定位模型,通过拟合预测算法计算出信号到达角度实现定位;然后综合多个传感器的定位模型和AOA定位算法,分析得出一种室内定位的实现方式,通过实验验证了该定位模型和定位算法的实现可行性。结果表明:其定位精度达13.6cm,定位周期为0.1s,相较于传统的AOA定位算法,该算法定位精度高、成本低、可行性高且定位速度快。