基于微分几何的平面天线阵列测向精度研究

利用阵列流形的微分几何作为分析工具,构造了实际使用中常见的平面天线阵的几何结构,并对这些阵列结构的测向精度进行了研究和全面仿真。通过比较各种天线阵几何结构的优劣,可以从中选择一种合适的、最优的阵列结构,避免设计的盲目性和随意性。这为超分辨阵列结构的选择和设计提供了一条有效的途径,在实际应用中将具有十分重要的参考价值。     

均匀圆阵的测向模糊研究

在高分辨阵列测向系统中,均匀圆阵(UCA)是一种广泛使用的阵列结构。利用均匀圆阵的阵列流形的微分几何作为分析工具,对实际中常用的几种均匀圆阵的测向模糊进行了大量的计算机仿真试验,定量地给出了这些阵列的测向模糊方向和相应的秩,揭示了均匀圆阵的测向模糊性能与其阵元数和孔径之间的关系,得出了一些有实际意义的结论。这对工程应用时均匀圆阵的选择和构造具有很强的参考价值和指导意义,可以避免系统设计的盲目性和随意性。     

快速二维高分辨率测向方法研究

本文提出了一处基于“十“字架型阵列接收系统的二维高分辨率测向快速分维处理方法。它具有粗粒度的并行性，且运算量大大小于二维直接处理方法或已有的其它分维处理方法。文中还给出了两种改进措施来减少分维处理所带来的性能损失。最后给出了部分计算机模拟实现结果。     

具有高测向精度的最优麦克风对称阵设计研究

麦克风平面阵列布局方式的不同会导致其测向性能的不同,而现有的阵列设计方法并不能使麦克风面阵的测向性能达到最优且其计算复杂度高。针对该问题,本文提出了基于克拉美罗界（Cramer Rao Bound）的最优麦克风对称阵设计方法。该方法给出了设计最优麦克风对称阵的约束条件,该约束条件能够使各阵元之间的相对位置满足特定的关系,从而提高阵列测向精度,同时也能降低阵列设计复杂度。本文利用该方法设计出了最优麦克风对称阵,并对其测向性能进行了理论分析和仿真验证。结果表明,与常见布局阵列相比,按照本文方法设计出的最优麦克风对称阵的测向性能最优。      

圆阵和L型阵的测向性能比较

测向机的性能取决于多种设计参数，如：天线阵几何结构、放大器、混频器、滤波器、模拟／数字转换器、信号处理算法、处理能力等，其中天线阵列的几何结构，即天线阵元个数和位置对系统的性能影响最大拌争别是对受多径传播或同信道干扰影响引起失真的来波，天线阵列的设计限制了测向精度、灵敏度和稳定度。     

基于均匀圆阵的短波测向性能分析

针对非均匀地面参数引起的短波测向误差问题,导出了含有地面参数的测向阵列流形模型,给出了水平极化和垂直极化两种圆形阵列流形的具体表达式,并利用多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)方法对地面参数不均匀性导致的两种阵列测向误差进行了仿真. 仿真结果表明：对沿着地面参数不均匀区分界方向的来波信号,方位角测向明显存在较大的测向误差;在低电导率的非均匀地面,地面相对介电常数的变化对方位角测向误差有着显著影响,可达到2°~ 3°;非均匀地面参数对垂直极化阵列测向误差要比水平极化阵列高出1°~ 2°. 因此在短波固定测向站建设时,尽可能选址高电导率区域,并铺设地网改善天线场地的均匀性,来消除非均匀地面参数变化引起的测向误差.     

基于微分进化算法的综合孔径辐射计圆阵优化

依据二维综合孔径微波辐射计的反演成像原理及天线阵列分布的基本思想,引入微分进化算法优化设计圆周天线阵列分布.以阵列最小冗余及空间频率采样点均匀分布距离最大化为目标函数,得到了16～40个天线单元二维圆周阵列的优化分布结果.与常用的模拟退火算法相比,该算法的优化结果更优,计算时间更短.     

十字阵虚拟基线二维测向算法

提出了一种利用虚拟基线变换估计信号到达角的方法,首先利用圆阵的对称性得到虚拟阵元与参考阵元的相位差,再利用真实阵元与虚拟阵元间的虚拟短基线得到无模糊的相位差估计,通过解长基线的相位模糊得到高精度的到达角估计值。该算法具有较高的估计精度和分辨率,仿真结果证明了文中算法的正确性和有效性。     

一种稳健的四阶累积量ESPRIT测向方法研究

本文提出了一种基于四阶累积量的ＥＳＰＲＩＴ超分辨阵列测向算法，该算法适用于任意形状排列的空间阵列，通过对误差模型的分析，发现该算法具有稳健性，只要接收通道中任意两个通道能保持一致，该算法就能得到正确的方向估计，计算机模拟验证了该算法的正确性。     

圆阵上的三种测向算法精度分析

本文针对小孔径圆阵上的三种多基线干涉仪测向算法,分别导出了其误差公式,并分析和了它们的测向精度。     

利用阵列几何设置改善方位估计

本文研究了在非等距线阵情况下用空间平滑 Ｍ Ｕ Ｓ Ｉ Ｃ 方法实现方位估计的问题,提出了一种改善方位估计性能的阵列设置方法———即间距组合法．在阵元数一定的情况下,该方法可使阵列的方位分辨率较之均匀线阵（ Ｕ Ｌ Ａ） 有较大的改善,而且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,成功地将空间平滑 Ｍ Ｕ Ｓ Ｉ Ｃ这一经典方法用于非等矩阵．     

基于模式空间的均匀圆阵方位估计性能研究

在建立了均匀圆阵数学模型的基础上,将模式空间与经典高分辨方位估计算法——多重信号分类法（MUSIC）应用到均匀圆阵方位估计（DOA）中;详细推导了模式空间虚拟均匀线阵的形成过程,并通过计算机仿真给出了MUSIC算法在虚拟均匀线阵下的方位估计成功概率、估计方差、估计偏差等随信噪比变化时的变化情况。仿真结果表明,随着信噪比的增加,基于模式空间将均匀圆阵变成虚拟线阵,方位估计性能有了明显提高。     

利用模拟退火算法优化非均匀阵列天线测向性能

建立了优化非均匀线阵的数学模型,提出采用模拟退火算法优化非均匀线阵测向性能的新方法。该方法只需要一个入射方向准确已知的信号源来完成优化。优点是优化过程简单、稳定性较好,并且适用于任意形式的天线阵。大量的计算机模拟结果表明优化后阵列的测向性能有较大提高,从而验证了这种方法的有效性。     

互质阵列信号处理研究进展:波达方向估计与自适应波束成形

阵列信号处理是雷达领域各类应用的核心技术之一。近年来,互质阵列的提出打破了传统方法受限于奈奎斯特采样速率这一瓶颈,其稀疏布设的阵列结构和互质欠采样的信号处理方式大幅降低了系统所需的软硬件开销,为当前不断提升的实际应用需求提供了理论基础和技术前提。鉴于其在自由度、分辨率及计算复杂度等方面的性能优势,互质阵列信号处理的理论和技术研究受到了国内外学者的广泛关注。该文分别从波达方向估计和自适应波束成形这两个阵列信号处理领域的基本问题出发,介绍了互质阵列信号处理方向的研究进展。在互质阵列波达方向估计方面,该文总结了互质子阵分解方法和虚拟阵列信号处理方法等两类典型技术路线,并以此为基础介绍了压缩感知和无网格化技术在低复杂度和超分辨估计等方面的最新研究工作。在互质阵列波束成形方面,该文剖析了其与互质阵列波达方向估计问题的区别与联系,并介绍了面向互质阵列的高效鲁棒自适应波束成形设计方法。该文旨在通过对互质阵列信号处理研究前沿的分类归纳和总结,探讨各类方法的优势和未来的研究方向,为其在雷达等领域的产业需求和实际应用提供理论和技术参考。      

均匀圆阵列参数分析

针对一个任意指定最大辐射方向的均匀圆阵列,分析了阵列半径和阵元数目对阵列方位面和俯仰面方向图的影响,阵列半径越大,半功率波束宽度越小。但随着半径的增加,阵列所占空间增大,不利于与移动载体共形,所以应当予以平衡考虑。而阵元数目对阵列特性影响很小,所以只需要取能满足设计需求的最小值即可。     

复合式均匀圆阵提高相关信号DOA估计性能

为使均匀圆阵能进行相关信号的全方位DOA估计及提高系统性能,论文利用基于自适应天线 理论方向图综合技术的子圆阵构成复合式测向均匀圆阵,再运用混合DOA估计方法进行DOA估计。仿 真结果证明复合式测向均匀圆阵在一定程度上使分布区域较广的相关信号的DOA估计成为可能;增加了 可检测的信源数目;提高了系统抗干扰能力及分辨率、使系统判模糊能力增强,稳健性能增加。     

对一种圆形阵列天线的研究

主要分析了一种带有反射面圆形阵列天线。首先根据方向性增强原理，对一般性的不带反射面的圆形阵列天线进行了理论上的分析，计算得到了阵列天线各个阵元的配相，然后根据镜像原理，得到了在中心带有反射面时圆形阵列天线的辐射方向图、增益等天线的技术指标。最后对实际制作的天线进行测量，得到的结果与理论分析的结果相对比，天线在辐射方向上的吻合非常好，达到了设计的要求。     

一种优化非均匀阵列天线测向性能的方法

本论文给出了一种新的优化非均匀天线阵列阵元排布的方法阵元微调法。非均匀阵列天线具有许多均匀阵列天线不具备的优点,可以在节省设备量的同时增加天线孔径,但是利用非均匀阵列天线测向时也容易产生估计模糊。解决非均匀阵列天线估计模糊问题的途径之一就是调整天线阵列的排布。计算机仿真证实,经过微调法优化的非均匀阵列的测向性能有很大改善。