基于经验模态分解的模态域MVDR方法研究

 矢量阵MVDR波束形成可有效地实现信号的空间谱估计,但它仅适用于窄带信号,当各目标强度相差较大时,难以实现对弱目标的有效检测.经验模态分解具有突出信号局瞬特征的特点,可将多分量信号分解成多阶固有模态函数.结合固有模态函数特性和MVDR窄带信号要求,提出了矢量阵模态域MVDR波束形成算法,并将中心频率的概念应用于固有模态函数,以此作为模态域MVDR波束形成算法的中心频率.海试结果表明:本方法可增强弱目标所在方位空间谱的能量,有效地实现强干扰下弱目标的检测.     

基于子阵近场零陷权的联合波达方向估计方法

针对海底长线阵在近场辐射声干扰及空间水平非均匀噪声下的远距离估计目标波达方向(DoA)问题,该文提出一种基于长线阵分子阵近场零陷权的联合目标方位估计方法.该方法将长线阵分解为多个高重叠子阵,对各个子阵利用零陷抑制技术去除近场强干扰对目标探测的影响,再利用各子阵对远距离目标方位估计结果差异性小、非目标所在频率即噪声对应空间谱最大值随机的特点,空间频率方差加权综合各子阵的目标方位估计结果,从而抑制空间非均匀噪声,实现对远距离目标的探测.仿真结果表明,与长线阵常规波束形成、长线阵近场零陷常规波束形成、长线阵近场零陷传统多重信号分类方法相比,该文方法能够有效降低空间谱背景级60 dB以上,输出信噪比提高15 dB以上,具有较强的提高信噪比能力及较高的空间分辨力,因此具有较好的工程应用价值.     

基于旋转干涉仪圆阵化的多目标参数估计新算法

针对现有的长基线旋转干涉仪存在相位模糊,且不能对多个同频、同时到达的目标信号进行角度估计问题,该文提出一种基于旋转干涉仪虚拟圆阵化的多目标波达参数估计新算法。该方法首先将旋转干涉仪采样得到的两通道数据进行共轭相乘操作,获得虚拟圆阵信号;然后采用波束空间变换法将虚拟圆阵数据从阵元空间转换到波束空间,得到虚拟线阵数据序列;最后在实波束域上实现多目标2维角度无模糊估计。相比于传统旋转干涉仪方法而言,所提方法在不增加接收通道的同时,能够实现多目标角度的无模糊测量。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

一种新的均匀圆阵宽带波束域高分辨测向算法

波束域算法是通过对阵列信号进行波束形成预处理,再进行高分辨测向.本文提出了一种新的均匀圆阵宽带波束域高分辨测向算法,推导出波束域聚焦矩阵的表达式.新方法大大提高了圆阵宽带波束域测向算法的分辨率,估计精度等性能.最后通过计算机仿真,与基于模式空间变换的宽带圆阵波束域算法和宽带圆阵相干信号子空间算法进行了比较,验证了新算法的优良性能.     

全空域多目标测控天线波束合成的频响特性

为了控制全空域多目标测控天线波束合成对全空域多目标系统设计的影响，研究了数字波束合成后的信号频响特性。通过分别对天线子阵以及所组成的球面阵进行数学建模，仿真得到相应波束的幅频特性、相频特性与群延迟特性，并分析了其变化原理。分析结果表明，全空域多目标测控天线波束合成频响特性与阵列流形、相控方式和扫描方式有关。研究结论可用于指导全空域多目标测控系统的设计。     

基于斜投影的波束域主瓣抗干扰研究

针对雷达主瓣干扰和计算量大的问题进行深入系统的研究,给出了基于空间谱估计斜投影滤波的主瓣抗干扰方法。首先,将阵元域数据变换到波束域进行处理能够在保证感兴趣区域内性能不变的情况下大大降低计算量。其次,对波束域数据进行斜投影滤波处理,抑制主瓣干扰,具有较高的工程应用价值。最后,通过计算机仿真表明：只有保证接收数据的快拍数大于2倍阵元数目,信号与主瓣干扰方位间隔大于1/4波束宽度,并且信噪比和主瓣干噪比的差异在20dB以内时,处理后的波束域数据在信号估计时不会出现估计误差,能正确地检测出目标信号。     

空中监视雷达的改进

本文描述了用于改进空中监视的“近期”和“远期”雷达概念。“近期”概念是基于在两个频段上用多个频率同时工作来获得以下种种好处:在仰角上得到更均匀的覆盖,改善目标检测,改善自动跟踪,不用3D天线而进行目标测高,进行基本的目标识别以及在很宽频段上工作所能得到的一些其他好处。“远期”概念则是基于有很宽带宽的空中监视雷达以“近期”概念方法工作,但却有着与当前空中监视雷达完全不同的结构。这种雷达自始至终到处都看,有许多固定的方向性接收波束和一个无方向性的发射波束。空间域、时间域和频谱域均采用数字波束形成和数字信号处理,使得这种本领高强、无处不在的雷达能够以可变的数据率并行地执行多种功能,而且无需时间复用而同时实现武器控制和监视,降低被截获的敏感性,获得其他用一般模拟波束形成方法难以得到的能力。     

基于MIMO模型下的目标定位

Bekermani提出了一种新的空时编码方法,用于雷达或声纳等目标检测和定位系统,该方法将数字波束形成同时应用于天线阵元发射端和接收端。在此基础上,将该方法推广至多目标定位系统,利用该方法可以产生大量虚拟阵元,从而增加了可以检测到的目标数目,提高了阵元的利用率。通过计算机仿真,证明该方法的可行性。     

基于波束域的子空间正交性测试宽带DOA估计方法研究

投影子空间正交性测试(Test of Orthogonality of Projected Subspace:TOPS)算法通过测试宽带信号各频率点上噪声子空间和信号子空间之间的正交性对目标方位进行到达角估计(DOA:direction-of-arrival)。此算法对参考频点上的信号子空间的估计依赖性较大,因此存在较多伪峰,低信噪比条件下性能差等缺点。针对该问题,提出一种基于波束域的宽带DOA估计方法。该方法通过将阵列接收信号转换到波束域,在波束域中利用信号带宽内各频率分量的波束域方向向量与噪声子空间之间的正交关系构造判决向量,根据判决向量搜索空间谱的极大值对应的角度进行DOA估计。该方法不需要进行角度预估,避免了TOPS算法中常出现的伪峰,降低了信噪比分辨门限,减少了计算量,具有较好的估计效果。将该方法分别运用到均匀圆阵和线阵上,通过仿真对比和海试实验数据的处理,证明了本文所提方法的有效性。      

主动合成孔径声纳几种算法比较

海洋开发和反潜战的需求成为推动声纳技术发展的主要动力。主动合成孔径声纳（ASAS）作为一种新型高分辨水下成像声纳,利用小孔径的物理声阵,得到与径向距离和频率都无关的方位分辨率。运动补偿是合成孔径声纳的关键问题,利用多接收阵回波数据的互相关特性进行补偿有距离多普勒、线性调频空变平移、波束域等多种算法,通过对几种算法的分析比较,结合仿真验证,为实际应用提供了依据。     

阵列内插的波束域ML米波雷达测高方法

针对多径环境下低仰角目标角度估计的最大似然(ML)算法运算量大的问题,提出了一种能有效降低运算复杂度的米波雷达测高方法一基于阵列内插的波束域ML算法.首先对大间距的均匀线阵进行等间隔内插,对波束域变换存在的角度模糊问题实现了解模糊;通过无模糊的波束域变换将阵元接收的数据合成为少数几个波束域的数据;利用波束域的ML算法估计目标的仰角并计算其高度.该算法在获得与传统的ML算法相当的测角和测高精度的同时,运算量仅为传统ML的25%.计算机仿真和某米波雷达实测数据的处理结果验证了该算法的有效性和可行性.     

实现频率步进相控阵雷达宽带宽角扫描的一种方法

相控阵雷达天线在进行宽带宽角扫描时,天线波束会“色散”,使得到的距离像展宽,从而降低了系统分辨率。频率步进信号是常用的合成宽带信号,该信号在各脉冲周期内均是窄带的。因此,频率步进相控阵雷达可以通过脉间配相的方法,解决相控阵天线波束随频率“色散”的问题,使其能够在宽角扫描下合成宽带信号,获得高分辨的目标距离像。该方法具有设备变动小易于实现的优点。     

基于非单调递增频率偏移的混合相控阵MIMO雷达目标跟踪方法

现有雷达系统在目标跟踪时所形成的波束仅与目标方向有关,无法实现信号发射能量在特定距离和方向上的聚焦。针对上述问题,该文将频率分集阵(Frequency Diverse Array, FDA)与MIMO雷达相结合,提出一种基于非单调递增频率偏移的混合相控阵MIMO雷达目标跟踪方法。该方法利用阵元间非单调递增频率偏移,形成基于距离和方向的2维发射方向图,不仅消除了一般FDA阵列方向图在距离上的周期性,而且实现了方向图在距离和方向上的解耦合,使雷达能够形成基于距离和方向的2维点状跟踪波束。通过利用混合相控阵MIMO雷达的发射增益和波形分集特性,进一步提高目标跟踪性能。利用MUSIC算法对所提方法进行实验仿真和对比分析,分别验证了所提方法目标跟踪及抗干扰的有效性。     

一种适用于常规雷达低角跟踪的改进算法

本文主要讨论在常规雷达低角跟踪中运用波束空间域最大似然(BDML)估计的实现技术。为了改善目标方向估计的性能,文中介绍了频率分集(多个工作频率),波束空间延拓,利用先验信息,接收数据的预处理和估计数据的滤波处理等技术。最后还给出了雷达对目标跟踪的计算机模拟结果。     

基于分数时延的宽带数字波束形成技术

在窄带数字阵列波束形成中,通过补偿各阵元之间的时延带来的相移而合成波束。对于宽带数字阵列,相同的时延不同的频率会带来相移的不同,窄带波束形成方法会导致宽带波束方向图畸变,必须采用宽带数字波束形成技术。通过分析信号带宽对窄带数字波束形成的影响,以及宽带数字波束形成的原理,给出了基于分数时延的宽带数字波束形成方法和仿真的结果,在数字域上实现了宽带波束形成。     

基于波束域预处理的阵列盲信号分离方法

相控阵雷达采用多个阵元进行信号的接收处理,其多通道信号处理可以采用盲信号处理的方法进行目标源信号分离.由于阵元间距导致信号在阵元间产生相位延迟,在进行盲分离的时候一般只能采用卷积混合模型,盲分离过程是较为复杂的多通道反卷积问题.文中对阵列接收信号进行波束域预处理,通过确定的空间波束相位补偿,将阵元域的多时延混合信号变换为瞬时混合信号,从而采用简单的实数分离算法即可完成信号分离,分离信号可用于后置处理.所提方法简单有效,相比常规阵列信号处理方法,可直接适用于宽带信号.仿真实验验证了其有效性.     

一种适用于常规雷达低角跟踪的改进算法

本文主要讨论在常规雷达低角跟踪中运用波束空间域最大似然（ＢＤＭＬ）估计的实现技术，为了改善目标方向估计的性能，文中介绍了频率分集（多个工作频率），波束空间延拓，利用先验信息，接收数据的预处理和估计数据的滤波处理等技术，最后还给出了雷达对目标跟踪的计算机模拟结果。     

一种频控阵鉴别距离欺骗目标方法的优化

针对一种雷达使用频控阵模式发射信号、相控阵模式接收信号的距离欺骗目标鉴别方法存在的不足,使用了一种干扰置零方法,使频控阵发射波束主瓣对准需鉴别目标位置处时其他待鉴别目标位于频控阵发射方向图的零陷上,避免了待鉴别目标若位于频控阵发射方向图较高旁瓣上时仍能使雷达收到其反射信号从而形成干扰的问题。针对常规频控阵方向图存在的距离?角度耦合问题,使用遗传算法对方向图进行优化,得到了具有更高分辨率的点状波束。将点状波束和干扰置零方法应用于距离假目标鉴别。计算机仿真结果表明本文的方法具有良好的假目标鉴别效果。     

AUV探测声纳系统的运动多目标波达方向估计

由于AUV的运动或探测目标移动,AUV上声呐阵接收的回波信号的方向往往是不断变化的。因此,必须用递推的信号子空间估计算法,来解决AUV探测声纳的多目标回波方向的估计问题。AUV上的探测声纳阵中换能器数目少,采样频率有限,同时回波信号角度变化较大,这时,普通PAST和NIC法跟踪可靠性很差。针对这一问题,我们构造了滑动窗的PAST法和滑动窗的NIC法,大大提高了跟踪可靠性,使其可以很好地应用到AUV上的声探测系统中。     

基于导波型频率选择表面的多波束透射阵北大核心CSCD

本文提出了一种由两类导波型频率选择表面组成的多波束透射阵。首先基于导波型频率选择表面，设计了两个具有180°移相稳定的透射单元。在2.89-6.98GHz的频率范围内，透射幅度大于1dB，相位误差在±30°以内。然后，基于1比特数字编码理论，确定了在5GHz中心频率下30°波束偏转的相位分布。所设计的阵列大小为8λ0×8λ0×0.93λ0(其中λ0为5GHz下的自由空间波长)，仿真结果表明，可在4.5GHz至6.5GHz范围内实现波束扫描，涵盖范围为20°至35°。