通道失配对极化敏感阵列滤波性能的影响

在极化敏感阵列通道失配条件下,建立了极化敏感阵列接收信号误差模型。把通道失配误差分解为阵元极化信息误差和阵列孔径信息误差,给出误差量明确物理解释。在单干扰源情况下,分析了通道失配对极化敏感阵列滤波性能的影响,并给出通道失配条件下,期望信号和干扰信号间的空间匹配系数、极化匹配系数和最大SINR表达式,最后,通过计算机仿真验证了文中结果,并给出有意义的结论。     

互耦条件下共形阵列DOA和极化参数的联合估计

针对互耦条件下共形阵列信源方位和极化参数估计问题,结合有源校正给出一种有效的解决方案。论文充分利用锥面共形阵列的特殊结构,通过方向图的坐标系旋转建立了极化敏感共形阵列的互耦误差数据模型,并根据导向矢量与噪声子空间的正交关系建立了子空间拟合算法的优化函数。由于直接求解涉及到复杂的高维参数搜索问题,实现起来难度较大,论文通过合理近似给出了一种简化的线性方程组近似求解方法。仿真实验表明,所给方法能够很好地解决极化敏感共形阵列中的互耦校正问题,信源方位和极化参数联合估计的性能仿真结果进一步验证了算法的有效性。     

极化敏感阵列滤波性能分析:完全极化情形

本文研究了完全极化情形下极化敏感阵列滤波性能.期望信号和干扰信号来自任意方向,并且任意极化,推导获得阵列最大输出信号干扰噪声比SINR,它是空间匹配系数和极化匹配系数的函数.与普通阵列相比较,极化敏感阵列不仅可以在空域滤波,而且可以在极化域滤波.当干扰和期望信号到达角差别较大时,阵列通过调整方向特性抑制干扰、增强信号;当干扰信号和期望信号到达角接近时,仍然可以利用它们极化状态的差异提高SINR.对于干扰方来讲,要想获得较好的干扰效果,干扰信号必须要和期望信号具有相同的到达角和极化状态.具体的算例结果验证了理论分析的正确性.     

极化阵列抗主瓣干扰性能研究

为改善极化敏感阵列主瓣抗干扰性能,分析了基于特征空间投影算法的交替极化敏感阵列的主瓣干扰抑制性能,并与常规极化敏感阵列进行了比较.讨论了期望信号和干扰信号的空域和极化域匹配系数对阵列输出信干噪比的影响;分析了在期望信号导向矢量失配情况下,采用特征空间投影算法改善两种极化敏感阵列的主瓣抗干扰性能.理论分析和仿真结果表明:在期望信号导向矢量存在误差情况下,基于特征空问投影算法的交替极化敏感阵列具有良好的稳健性.交替极化敏感阵列系统复杂度低、更易于工程实现.     

一种基于简化极化敏感阵列的APES波束形成算法

为了有效降低极化敏感阵列各共点分量之间互耦的相互影响,进一步提高极化阵列的滤波性能,基于新的阵列模型提出了幅度相位估计(APES)波束形成算法。首先,给出了简化极化阵列的布阵模型和接收信号模型;然后,针对简化极化阵列给出了极化APES波束形成算法的详细理论推导,得到了最优权向量的表达式;最后,通过仿真实验验证了极化APES在波束形成方面的有效性。仿真结果表明该算法在强期望信号功率、低采样快拍数或是存在相干干扰的情况下都具有稳定的波束图。     

极化敏感阵列滤波性能分析:相关干扰情形

研究了相关干扰条件下的极化敏感阵列滤波性能。建立了干扰条件下信号接收模型；利用最小均方误差(MMSE)准则求得相关干扰条件下阵列最优加权矢量和输出最小均方误差；特别考虑了单个相关干扰情况，得出阵列最优加权矢量和输出最小均方误差的具体表达式；通过具体算例分析了相关条件下复相关系数、干扰到达角以及干扰极化状态对滤波性能的影响，并得出了有意义的结论。     

共形天线阵列极化分集问题

在多模复合制导模式下,被动雷达导引头(PRS)可采用共形天线阵列接收入射信号。共形天线通常为线极化天线,将其摆放在弹体的一周,天线阵列的接收信号将出现极化分集问题。针对该问题,建立了在极化分集条件下共形天线阵列接收信号的数学模型,理论推导极化分集对干涉仪方法测向性能的影响,以及分析干涉仪方法能够正确测向的前提条件,通过计算机仿真实验验证了研究结论的有效性。该文给出了解决共形天线阵列极化分集问题的研究思路。     

极化敏感阵列及其应用研究

与普通阵列相比,极化敏感阵列由于利用了极化信息,不仅能完成空域信号的处理,还可完成极化域信号的处理.因此,极化敏感阵列在抗干扰能力、信号检测能力、分辨率、极化多址能力等方面都有很大的优势.针对极化敏感阵列的理论优势作了说明,对其在信号处理和信号检测方面的应用作了详细的阐述.从中可以看出,极化敏感阵列具有更加广阔的应用前景.     

稀疏拉伸式L型极化敏感阵列的二维波达方向和极化参数联合估计

为降低现有的共心式矢量传感器阵列天线间存在的严重互耦影响,进一步提高参数估计精度,该文提出一种稀疏拉伸式L型极化敏感阵列(SSL-PSA),并针对该阵列提出一种2维波达方向(DOA)和极化参数联合估计算法。首先建立稀疏拉伸式极化敏感阵列的信号模型,然后将阵列划分为6个子阵,采用子空间旋转不变算法(ESPRIT)算法得到多个旋转不变因子(RIFs),再根据旋转不变因子间的关系,通过数学运算,得到一组方向余弦有模糊精估计值和4组无模糊粗估计值;然后重构出对应的4组导向矢量,根据导向矢量和噪声子空间的正交性,确定出正确的一组无模糊粗估计值;最后通过现有的解模糊方法得到高精度且无模糊的DOA和极化参数估计值。该文所提阵列不存在共心结构,相对于现有的含有共心式矢量传感器结构的阵列,大大降低了互耦影响,且可在不增加天线数目的前提下,有效扩展阵列的2维孔径,大大提高DOA估计精度。仿真结果证明该文所提方法的有效性。     

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。     

极化敏感阵列斜投影滤波性能分析

该文研究了极化敏感阵列采用斜投影滤波和正交投影滤波的输出信干噪比(SINR)特性。推导获得了斜投影滤波与正交投影滤波在理想情况和存在阵列误差时的输出SINR 计算式:理想情况下输出SINR 是信噪比(SNR)、目标与干扰的空域和极化域匹配系数的函数;存在阵列误差情况时输出SINR 受信噪比,干噪比(INR)、目标与干扰的空域-极化域匹配系数及误差扰动量共同影响。分析表明,相比正交投影滤波而言,斜投影滤波的输出SINR没有改善,也不能提高误差稳健性,它们均低于最优输出SINR;正交投影与斜投影输出SINR 相同的成因并不一样,正交投影滤波改变了目标的幅相特性,滤波后目标有损失;斜投影滤波改变了输出噪声的空域-极化域特性,放大了输出噪声的功率。最后通过仿真实验验证了理论分析的正确性。      

互耦自由度未知柱面共形阵列多参数联合估计

在互耦自由度未知条件下给出了柱面共形阵列多参数联合估计算法。针对柱面共形阵列中多参数相互耦合的难题,首先通过阵列结构设计,利用柱面共形载体单曲率特点,构建ESPRIT子阵,基于一维搜索与ESPRIT算法,实现了互耦自由度和信源俯仰角的估计;在此基础上,结合秩损理论和互耦矩阵的Toeplitz性质,估计出信源的方位角,并对可能出现的方位角模糊进行了分析,给出解模糊方法;最后利用时域ESPRIT算法,完成了极化状态和互耦系数的联合估计。该算法不需要任何互耦和极化的先验信息,也无需参数配对,估计精度高、分辨力强。计算机Monte-Carlo仿真验证了所提算法的有效性。     

基于特征空间的极化敏感阵列滤波分析

为了提高极化敏感阵列的滤波性能,提出将基于特征空间的滤波方法和多线性约束最小方差波束形成准则联合应用到极化敏感阵列滤波中。首先给出了系统模型,然后介绍了基于特征空间的滤波方法,并进一步分别讨论了存在导数约束和零点约束的条件下不同的滤波方法,在此基础上对比分析了不同条件下的滤波性能。计算机仿真结果表明,文中方法具有比传统极化敏感阵列滤波更高的输出信干噪比,具有对阵列指向误差不敏感的特性,而且可以灵活地选择保存或不保存约束,同时也优于传统标量阵列的滤波性能。     

阵列互耦条件下相干信源DOA估计算法研究

针对阵列互耦条件下相干信源到达方向（DOA）估计的问题,利用均匀线阵互耦矩阵的带状循环特性及对称Toeplitz性,提出了一种基于改进的空间平滑算法的信源DOA估计算法。该算法无需阵元的互耦参数信息,只需一维谱峰搜索,避免了通常多参数联合估计的多维非线性搜索及迭代运算;由于采用改进的空间平滑算法,所以该算法具有很好的统计估计性能。计算机仿真结果验证了该算法的正确性和有效性。     

天线耦合和极化对空分复用MIMO系统误码性能的影响

文章目的在于研究天线的互耦、匹配和极化特性对于基于空分复用的分层结构空时编码多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统误码性能的影响。采用了基于电路网络参数的信号分析模型,精确描述了匹配/未匹配天线阵列的发射、接收特性,接着使用蒙特卡罗分析方法对空分复用MIMO系统的误码性能进行了分析,包括匹配/未匹配线性阵列和极化分集阵列,并且讨论了极化失配特性对误码性能的影响。结果表明,匹配网络的应用能够有效地降低空分复用MIMO系统的误码率;同时极化分集天线的应用能够降低耦合和极化失配的影响,降低系统的误码率。     

多径环境下阵列波达方向估计及互耦校正

在阵列信号处理的研究中,多径环境会降低接收机的定位精度,传统的多重信号分类算法的性能会大大降低,空间平滑算法能有效地进行解相干。当阵列天线存在互耦效应时,传统的空间平滑算法的测向性能会大大下降。针对多径环境下的均匀线阵,利用互耦矩阵的复对称带状的结构特点,结合空间平滑算法,提出了一种可以进行互耦校正的波达方向估计算法。该算法通过求解线性约束下的二次规划问题,利用谱峰搜索得到入射信号的DOA。数值仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于四元数的极化敏感阵列波束形成

四元数信号模型保持了阵元各分量之间固有的正交特性,因而针对极化敏感阵列信号处理基于四元数的方法具有比常规基于复数的长矢量方法更优的性能。将最大信号干扰噪声比准则应用于波束形成求得四元数最优权向量,进而完成了极化敏感阵列的滤波。与长矢量方法相比在具有相同的滤波性能情况下,四元数方法减少了一半的数据存储单元,降低了除法计算复杂度,从而提高了算法的处理速度。同时四元数的四维超复数正交结构提高了阵列对指向误差的稳健特性,计算机仿真结果验证了文中方法的有效性。