基于圆柱共形阵的极化MUSIC算法

基于圆柱共形阵列的波达方向(Direction-of-Arrival,DOA)估计方法受载体曲率影响,对于不同极化入射的信号存在极化接收不匹配的问题,同时由于载体的遮挡,会使测向精度下降,甚至产生测向错误.针对极化接收和载体遮挡效应,本文提出了一种基于圆柱共形阵列的极化MUSIC算法,建立了基于圆柱共形阵的极化敏感阵列信号接收模型,考虑载体遮挡效应对信号的导向矢量进行重构,保证了信号子空间和噪声子空间的正交性,并运用极化秩亏MUSIC算法进行DOA估计和极化参数估计.仿真结果表明,与子阵分割极化MUSIC算法相比,本文算法在低信噪比10 dB时测向误差减少了0.9°,具有更高的信号测向精度,信号估计准确率提高了27.4％.     

基于MUSIC算法的二维DOA估计的性能分析

文中介绍了基于圆阵的MUSIC算法对非相关信号源二维DOA估计的性能分析.通过计算机对该算法的仿真,说明了在一定的约束条件下保持阵元的尺寸不变,随着信号源中心频率及接收端信噪比的变化测向分辨率的变化规律.     

基于双平行互质阵列的二维非网格DOA估计

近年来,基于稀疏表示的DOA估计方法已经被广泛提出,这些方法都需预设离散的网格点,而实际信号来波方向在空间域内具有随机性,任何来波方向都是等概率出现,很有可能信号的来波方向不在网格上,因而会存在网格误差,使DOA估计结果产生较大偏差。为提高DOA估计精度,本文提出了非网格的DOA估计模型。同时,为提高测向自由度,本文应用由两个均匀线阵组成的互质阵列,并且将两个均匀线阵平行放置在同一平面。通过将两均匀线阵的互协方差矩阵向量化成互协方差矢量,可得到一维虚拟扩展的接收数据矢量,并且在稀疏表示框架下应用相应的稀疏恢复算法恢复出跟DOA参数相关的向量,从该向量中得到唯一的并且自动配对的二维DOA估计参数。仿真实验结果验证了本文算法较传统算法具有更好的DOA估计性能。     

二维超分辨测向天线阵性能仿真与分析

文中在MUSIC算法的基础上，建立了平面任意形状阵列二维超分辨测向的数学模型及通用算法。针对不同天线阵列结构对二维测向性能的影响问题，分别以双排均匀线阵、均匀圆阵、均匀正方形阵和均匀L阵为模型进行了计算机仿真实验，并对这几种阵列的二维测角精度和稳健性进行了较全面的比较分析，得出了较理想的阵列设计方案。     

圆阵单通道顺序采样二维超分辨测向算法

针对单通道测向方法普遍存在运算量大或测向精度低的缺点,提出圆阵单通道顺序采样二维超分辨测向的算法。算法将圆阵多次轮巡所得的顺序采样数据等效为每个阵元同时采样并进行多次快拍的数据,并通过构建单通道圆阵特有的含有开关切换时间间隔的导向矢量,采用等效加权的MUSIC算法,实现对信号的测向。计算机仿真证明:其具有较高的测向精度,逼近了多通道测向算法。     

线阵中基于降维NC-MUSIC的非圆信号DOA估计算法

通信领域中非圆(NC)信号的波达方向(DOA)估计已经得到广泛的研究和应用。考虑到非圆信号的多重信号分类算法(MUSIC)计算复杂度较高,提出线阵中基于降维NC-MUSIC的非圆信号DOA估计算法。与传统的需要二维搜索的2D-NC-MUSIC算法相比,该算法只需要一维搜索,降低了计算复杂度。仿真结果表明,该算法优于传统的MUSIC算法,并且与2D-NCMUSIC算法的估计性能非常接近。     

圆阵宽带恒定束宽波束输出的比幅法测向仿真研究

基于圆阵恒定束宽波束输出的宽带比幅测向法,提出了针对圆阵接收宽带平面波信号的情况采用恒定束宽波束形成,然后对恒定束宽波束输出值解三元一次方程组,获得信号的入射方向估计值,并分别对频谱平坦的线性调频信号和具有特定频谱形状的模拟水下目标辐射噪声信号进行了多次仿真测向试验,且与基于常规宽带多波束系统输出的比幅方法进行了比较,结果表明,该文方法尤其在高信噪比条件下可明显改善由宽带信号通过常规宽带波束形成系统所产生的信号失真而引入的测向误差,其测向精度也优于分裂波束互谱密度法,计算机仿真验证了本文方法的有效性和实用性。     

基于矢量修正的稀疏阵列测向解模糊方法

针对稀疏阵列DOA估计中存在的测向模糊问题,提出了基于矢量修正的稀疏阵列测向解模糊方法。该方法通过推导阵元相对位置与稀疏阵列角度估计之间的关系,分析了阵元相对位置的最大公约数对MUSIC算法测向性能的影响,利用在稀疏均匀线阵特定位置添加新的阵元的方法,对原阵列的导向矢量进行修正,解决了稀疏阵列的测向模糊的问题。仿真实验结果表明,该方法不仅保留了稀疏阵大孔径的优点,提高了多信号分辨能力和测向精度,并且在低信噪比和小快拍条件下性能较好。     

一种均匀共形天线阵列的测向方法

共形天线对入射信号的极化信息比较敏感,传统空间谱估计等测向过程中会出现较大误差,甚至失效。文章对共形天线的反辐射探测系统测向技术进行了研究,针对共形天线排列的均匀圆阵模型提出了一种相位匹配测向方法。该方法可以实现目标信号的二维测向,可以得到识别信号的极化特征,并可以大概率地避免大角度测向时由于多路径、信号折射、绕射等情况下产生的干扰,成功地对目标信号进行测向及跟踪。     

基于互协方差的L型嵌套阵列二维波达方向估计

为了解决L型均匀阵列波达方向（DOA）估计分辨率较低、估计信源数受限于阵元数、估计精度易受信噪比影响等问题,提出一种基于互协方差的L型嵌套阵列二维DOA估计算法。利用不同子阵间互协方差矩阵产生较长无冗余阵元的虚拟阵列,消除噪声干扰;利用虚拟阵列及其共轭矩阵构建等效协方差矩阵,实现虚拟阵列信号的解相干;采用旋转不变子空间技术对等效协方差矩阵进行处理,得到目标的角度信息;基于虚拟阵列等效信源的唯一性进行空间信源的角度匹配。对所提算法的DOA估计有效性进行仿真验证,结果表明,在阵元数相同情况下,该算法与L型均匀阵列相比在低信噪比环境下拥有更高的估计精度,能够辨识更多的空间信源。     

波达方向估计算法的性能分析与仿真

波达方向估计是利用天线阵元对空间信源的来波方向进行估计.在二维平面,将来波方向和阵列法线的夹角定义为波达方向,由此定义阵列信号处理的基本数学模型.采用非参数化方法估计波达方向,包括Bartlett、Capon、MUSIC等方法.对其仿真表明,在估计精确度方面MUSIC法最好,Capon法次之,Bartlett法最差.     

基于均匀圆阵的方位估计及互耦自校正算法

阵元互耦会使大部分高分辨DOA(Direction of Arrival,来波方向)估计算法的性能恶化。针对均匀圆阵,提出一种互耦条件下的方位估计及自校正算法。该算法先利用均匀圆阵特殊的互耦特性对信号方位信息和互耦信息实现了解耦合,再构造代价函数来估计信号的方位信息,最后根据方位信息来估计互耦信息,整个过程无需任何互耦信息和校正源就可以实现两类参数的估计。理论分析和仿真实验表明:提出的算法很好地解决了均匀圆阵的耦合问题,具有精度高、计算量小的特点。     

基于维度特性的二维到达角及极化参量联合估计算法

针对利用极化敏感阵列进行多维参数联合估计运算复杂度大的问题,提出一种基于噪声子空间维度特性的极化敏感阵列DOA及极化参数联合估计算法。算法利用阵列接收数据协方差矩阵噪声子空间的维度特性构造谱函数,有效降低了极化敏感阵列信号参数联合估计的计算复杂度,同时保证了算法的估计性能。对算法与现有基于长矢量的MUSIC算法的运算复杂度进行了理论分析对比。最后,仿真对比实验验证了算法的有效性。     

基于多级维纳滤波器的声矢量阵空间谱估计算法

针对传统的声矢量阵高分辨空间谱估计（来波方向估计）算法运算量大、不易于工程实现的问题,提出一种基于多级维纳滤波器(MSWF)的声矢量阵快速来波方向估计算法,即V-MSWF算法,选取声矢量阵参考阵元声压通道的输出作为期望信号,通过MSWF的递推运算得到信号子空间。通过计算机仿真及消声水池实验对V-MSWF算法的性能进行了验证。结果表明,V-MSWF算法无需计算阵列协方差矩阵及特征值分解运算,在高信噪比条件下,具有良好的来波方向估计性能。     

间距可调的小尺度空间十字阵对水下低频声源的被动定向

提出了一种可在水雷上安装的非典型声强向量阵一间距可调的空间十字阵，它由空间正交形状的四个水听器基元组成，通过测量水下声强向量实现小尺度条件下低频声源的高精度被动定向。它的结构简单，安装灵活，便于工程应用。理论上分析了其有限差分误差、相位失配误差以及海洋环境噪声引起的定向误差，计算机仿真实验证明，选择合适的阵元间距，该阵形能达到较高的定向精度。     

A Void Reference Sensor-Multiple Signal Classification Algorithm for More Accurate Direction of Arrival Estimation of Low Altitude Target

There exists MUSIC （multiple signal classification） algorithm for direction of arrival （DOA） estimation. This paper is to present a different MUSIC algorithm for more accurate estimation of low altitude target. The possibility of better performance is analyzed using a void reference sensor （VRS） in MUSIC algorithm. The following two topics are discussed： 1） the time delay formula and VRS-MUSIC algorithm with VRS located on the minus of z-axes; 2） the DOA estimation results of VRS-MUSIC and MUSIC algorithms. The simulation results show VRS-MUSIC algorithm has three advantages compared with MUSIC： 1） When the signal to noise ratio （SNR） is more than - 5 dB, the direction estimation error is 1/2 as much as that obtained by MUSIC; 2） The side lobe is more lower and the stability is better; 3） The size of array that the algorithm requires is smaller.     

基于信号相位匹配原理的目标方位估计的近场修正方法

分析了信号相位匹配( SPM)原理近场目标方位(DOA)估计精度低的原因,提出了基于信号相位匹配原理的近场目标高精度方位估计方法。仿真计算结果表明该方法具有指向性尖锐、高分辨、定向精度高和计算简单等特点。水池和外场试验进一步验证了该方法的正确性,该方法有效提高了近场目标信号波达方向估计精度。     

低秩及几何约束的嵌入式阵列膛口波测向方法

针对部分阵元受壳体遮挡导致的小型嵌入式麦克风阵列枪声探测系统目标定位偏差问题,提出了一种枪声膛口波测向新方法。该方法通过分析非通视传播对阵元间波达时间差（TDOA）的不利影响,采用低秩及几何约束下的凸优化校正算法抑制实测TDOA矩阵中的随机噪声和衍射传播偏差;同时选取距离目标最近的通视麦克风作为参考阵元,进一步减小最小二乘测向偏差的统计均值与方差。外场试验结果表明,膛口波测向误差不大于实际产品指标要求的累积概率,由常规方法的0.86提升至新方法的0.94.