MIMO雷达的最小冗余线性阵列配置与优化

提出了一种利用最小冗余非均匀线性阵列对多输入多输出(MIMO)雷达系统进行阵列配置优化从而提高参数估计性能的方法。文中从MIMO雷达信号模型出发,分析了均匀线性阵列与非均匀线性阵列两种配置下,MIMO雷达系统获得的虚拟阵元数的差异,给出了一种在物理阵元数量较大时最小冗余非均匀线性阵列的生成方法。仿真结果表明:最小冗余线性阵列能够利用较少的物理阵元个数获得与均匀线性阵列相同的参数估计性能。而在物理阵元个数相同的情况下,最小冗余非均匀线性阵列MIMO雷达可以获得更多的虚拟阵元、更好的参数估计性能和更低的克拉美·罗界。     

基于非圆信号的二维测向算法

提出了一种基于窄带非圆信号的二维测向算法,利用非圆信号的椭圆协方差矩阵非零特性将阵列有效阵元数和孔径同时扩展,提高多信号检测的能力。进一步通过利用L阵的几何性质和两子阵间的互相关来滤除噪声,提高角度估计精度,并采用快速算法获得信号方位角和俯仰角。最后计算机仿真结果验证了该方法由于利用非圆信号特性比传统测向算法的估计性能更高。     

分布式圆阵空间宽带声源定位方法

为提高空间声源定位精度、减少计算量、提高噪声鲁棒性,提出了一种高精度的分布式圆阵空间声源定位方法。该方法首先将声信号通过聚焦矩阵转换成窄带信号,再利用空间谱及其相位信息的群延迟函数乘积消除无关伪峰,得到高精度声源波达方向估计。然后借助于区域质心在三维坐标系的各投影面分别建立粗略信号源区域。最后结合联合可控响应功率相位,进行区域收缩,得到粗略收缩区域,并将互功率谱最大点作为声源定位估计。该方法利用群延迟函数提高了空间谱信息利用率,得到高精度波达方向估计,增强了初始区域的可靠性;区域质心收缩和可控响应功率相位联合应用,可快速锁定声源位置,降低搜索的复杂度。另外分布式阵列的大孔径、对子阵位置变化不敏感的特性增强了该方法对噪声的鲁棒性。仿真实验验证了该算法能实现高精度声源定位。      

一种新的空间信号三维参数可分离估计方法

本文基于非均匀线性阵列和阵元输出信号时延提出了一种新的多个空间窄带信号频率、方位角和仰角三维参数可分离估计方法。信号频率估计是ESPRIT算法实现的．信号方位角和仰角是两个一维MUSIC算法完成的．该方法可以并行实现以进一步增强其实时性．计算机模拟证实了此方法的有效性．     

基于格理论的非均匀稀疏线阵旁瓣结构的分析方法

 在有限个阵元的情况下,非均匀稀疏线阵能得到更大的阵列孔径。但由于其是对空间信号的非均匀采样,不能通过常规的傅立叶变换方法求得其峰值旁瓣解析表达式。本文提出了一种基于格理论的非均匀稀疏线阵的旁瓣结构分析方法。首先建立了阵列流形格的数学模型并对其物理含义进行了仿真分析,然后推导了阵列流形格最近格点与峰值旁瓣的对应关系,从而将非均匀稀疏线阵峰值旁瓣结构分析问题转化为求距阵列流形格原点最近格点问题。该方法可以准确地确定非均匀稀疏线阵旁瓣中增益大于门限电平的旁瓣个数及其各自的方位。计算机仿真结果表明了该方法的有效性和准确性。     

基于稀疏综合孔径天线的艇载成像雷达研究

 基于稀疏综合孔径天线概念,研究了平流层飞艇载对地观测成像雷达系统中的重要问题.提出了稀疏阵时分多相位中心孔径综合方法,该方法使得综合后的相位中心在数量上和分布情况上与满阵天线相同,从而避免了稀疏阵旁瓣较高的问题;利用模拟退火算法对阵列进行了优化,以使实际使用的阵元最少;为提高系统作用距离,采用多频正交信号形成多发多收的工作模式,通过频率拼接提高距离分辨率;由于综合孔径天线阵列长度远小于场景宽度,系统采用了子孔径成像方法,并将曲线拟合和自聚焦处理相结合,解决了存在阵列形变误差时的精确成像问题.仿真结果表明了本文方法的有效性.     

最小冗余阵旁瓣抑制算法研究

最小冗余阵作为智能天线中的一种,能以较少的阵元数获得比均匀阵大得多的阵列孔径,从而提高分辨率、简化系统、降低成本。但阵列的非均匀性导致最小冗余阵的旁瓣电平过高,为此文中提出了一种基于子空间的迭代算法抑制其旁瓣。仿真结果表明：此方法收敛速度快,可控旁瓣个数多,并且利用低旁瓣的最小冗余阵,对角度靠近观察方向的干扰进行抑制时,抗干扰能力增强,信号噪声干扰比得到提高。     

五元均匀圆阵干涉仪加权测向算法及解相位模糊的条件

研究五元均匀圆阵一维、二维干涉仪测向算法。提出了一种多基线加权干涉仪测向算法，提高了干涉仪测向精度。提出了多基线对的比较法解相位模糊，讨论了该方法在噪声限制和阵列孔径限制下的解相位模糊条件。     

奇偶阵元数均匀圆阵测向性能研究

均匀圆阵比起其他形状的阵列,更符合电子侦察测向接收机的应用需求。文中采用将均匀圆阵投影为随入射角变化的非均匀线阵的方式,分析了奇偶阵元数均匀圆阵中的波程差特点,给出了对应的半径选取公式,并提出采用信号矢量相关系数表示测向误差变化趋势的方法。分析了两种不同阵列中各向等效性、测向精度、相位模糊与对阵元位置误差敏感度等特点,通过仿真验证了推论与公式的有效性。在工程应用方面,文中结论对均匀圆阵布阵具有较高的参考价值。     

非等间距矢量阵虚拟阵元波束形成

研究了基于矢量传感器的非等间距直线阵的虚拟阵元波束形成技术.为了提高阵元数量较少的非等间距直线阵的分辨力,使用矢量传感器,充分利用声场的声压和振速联合信息,并采用一种类似均匀直线阵的非等间距直线阵,使用时延方法估计非等间距直线阵虚拟阵元上的接收信号,虚拟扩大了基阵孔径.采用仿真阵列模型对所述方法进行了计算机仿真,仿真结...     

相干语音信号的两阵元DOA估计新算法北大核心CSCD

针对语音信号非平稳性、非调制性及高分数带宽比的特点,提出一种新的基于两阵元的相干语音信号DOA估计算法。该算法先从接收信号中选出低频部分能量较大且功率谱分布较均匀的帧为最优帧,并分解为互不重叠的窄带分量,利用希尔伯特变换将各窄带转换成解析信号,将信号的不同频率等效为虚拟阵列的各个阵元,对虚拟阵列接收信号去相干处理后进行DOA估计。本文从信源个数、划分窄带数、信噪比等方面对提出的算法进行仿真实验研究,仿真结果及分析表明该算法对高信噪比的相干语音信号DOA估计具有一定的适用性,克服了两阵元只能估计单声源的不足,实现了多个相干声源的DOA估计。     

非均匀噪声下的多阵列频域数据直接定位算法

实际多阵列无源定位系统中,多个阵列分散分布以及单个阵列各阵元之间的差异会造成接收噪声功率分布不均匀,进而导致直接定位算法精度下降。针对上述问题,本文提出了一种非均匀高斯白噪声场中的多阵列频域数据直接定位算法。该算法首先利用阵列输出协方差矩阵对噪声协方差矩阵进行估计,再用估计结果预白化阵列输出协方差矩阵,从而减弱了非均匀噪声对直接定位算法的影响。仿真表明在非均匀噪声下该算法的定位精度较传统的直接定位算法更高,且能较为准确的估计各阵列噪声协方差矩阵。      

超短基线水声定位系统相位差解模糊算法研究

基于窄带信号的超短基线水声定位系统通常面临相位差模糊与定位精度之间的矛盾.针对信号频率较高时难以构造传统解模糊方法所需的小于信号半波长阵元间距的问题,提出了一种基于广义最大似然准则的相位差解模糊算法.该算法通过模糊数向量初始化将解模糊问题转化为多元复合假设检验问题,并采用广义最大似然准则判决,进而估计信号方向.该算法无需构造小于半波长的阵元间距,有效扩大了无模糊阵列孔径,且对阵元布放方式要求较低;充分利用了相位差观测数据的统计特性,测向精度接近克拉美-罗界.仿真结果验证了该算法的有效性.     

三角形耦合本振阵列天线波达方向估计

提出以对称三角形耦合振荡器阵列为本振阵列,分析了耦合本振振荡器的相位控制原理,给出耦合本振阵列相位控制方法,推导了耦合本振阵列锁相同步时,形成均匀的线性相位分布,且阵元间的相移只与边界上振荡器的振荡频率有关。利用耦合本振阵列形成均匀相位分布的这一属性,调整耦合本振阵列边界上的振荡器振荡频率,改变耦合本振相邻阵元的相移,实现波达方向估计。同时对三角形耦合阵列的稳定过程、波达方向估计进行了计算机仿真,验证了理论分析结果。     

基于互质阵列的运动单站信号直接定位方法

信号直接定位方法是一种新型无源定位体制,具有适应低信噪比、无需参数关联等优势。为适应复杂电磁环境,该文提出了一种基于互质阵列的运动单站信号直接定位方法。以典型窄带信号为例,该文首先构建了互质阵列截获信号模型,然后推导了其差分共性阵对应的等效信号数学模型,最后使用空间谱技术构建了直接定位代价函数,实现了定位。经仿真分析验证,采用相同互质阵列时,该方法在分辨率和精度稍有损失的情况下可大幅提升传统直接定位方法的自由度,且与基于均匀线阵的直接定位方法相比,该方法在自由度、分辨率和定位精度等方面都具有优势。     

宽带信号源的波达方向估计新方法

针对信号源数多于天线阵元数的情况,提出了一种新的宽带信号波达方向(DOA)的估计方法.与传统方法一样,首先把宽带信号分解为互不重叠的窄带部分,通过将信号频率的不同等效为阵元间距的不同而得到多个阵列,合理组合这些阵列可以获得一个多阵元的虚拟阵列,对此虚拟阵列的输出运用传统的窄带信号子空间方法即可进行高分辨DOA估计.不需要对阵列输出进行"聚焦"变换及角度预估计,并且利用两个阵元即可对多个宽带信号进行空间谱估计.仿真结果证明了该方法在信号源数多于阵元数情况下的有效性.     

基于高阶统计的空间信号频率与二维到达方向估计

基于一个线性阵列、两个孤立阵元以及输出信号四阶累积量,本文提出了一种多个空间窄带信号频率、到达方位角和仰角估计方法.方法不仅使它们的估计无需谱峰搜索且自动配对,而且使阵列的阵元数大大减小,适合任意高斯噪声环境.计算机模拟结果证实了方法的可行性.     

基于电磁矢量阵列孔径扩展方法的相干目标DOA估计

该文采用均匀且稀疏分布的电磁矢量矩形阵列,针对相干目标提出了一种有效的2维波达角(DOA)估计算法,该算法通过增加相邻阵元的间隔来扩展阵列的有效孔径,从而提高算法的DOA估计性能。论文首先结合极化平滑算法和传播算子方法得到存在相位周期性模糊的方向余弦估计。为了解决模糊性问题,论文通过协方差矩阵平滑提出一种新的解相干预处理算法,由该算法得到的信号子空间包含矢量阵元的导向矢量,且不存在相位模糊,利用此特点实现去模糊处理,得到目标的DOA估计。仿真结果表明,与基于ESPRIT的孔径扩展算法相比,提出的算法能够实现相干目标的DOA估计,同时无需特征值或奇异值分解,有更低的运算量。     

基于非均匀采样的空间谱估计

文中引入非均匀采样对阵列通道进行建模,提出一种基于阵列非均匀采样的DOA估计方法.该方法利用非均匀采样的时间间隔随机性,每一次快拍都等效于随机改变空间阵元的间隔,相当于基于虚拟阵列变换得到一个时变的自适应的虚拟非均匀阵列结构.基于阵列非均匀采样的空间谱估计能突破空域采样定理的限制,使用较大的阵元间距检测出来波方向,克服了均匀采样条件下阵元间距增大引起的角度模糊现象,而且增大的阵元间距也提高了空间谱估计的分辨率和精度.进一步的实验表明该方法的有效性并改善了小信噪比条件I)OA估计精度.     

共享孔径交错阵列综合优化方法

共享孔径稀疏交错布阵作为多功能综合传感器系统的关键技术基础,可以减少天线的数量,节省空间,降低载荷和制造成本。利用差集构造的共享孔径交错阵列,由于阵元的非均匀稀疏分布而导致存在较高的旁瓣电平,提出一种将差集理论和遗传算法相结合对阵列进行优化的方法。首先由差集确定交错阵列的阵元位置,再以激励幅度分布为决策变量,利用遗传算法同步降低各子阵的旁瓣电平,使得共享孔径交错阵列的整体性能得到提升。仿真结果表明,该方法有效抑制了阵列的旁瓣电平,是一种有效的交错阵列优化方法。