几种阵列形式的测向精度分析

应用空间谱估计MUSIC算法，在平面阵列二维超分辨测向的数学模型基础上，针对不同阵列形式阵列流形变化对二维测向性能的影响问题，分别以等间距和不等间距十字阵、L阵列以及圆形阵列为模型进行计算机仿真试验，并对这几种阵列形式进行测向精度分析。结果表明，不等间距阵列相对等间距阵列有更高的测向精度，同时也有更佳的实际应用价值。     

非规则几何结构平面阵列的DOA估计性能

由于受实际环境的限制,天线阵的布设受到一定的约束,而实际测向环境限制了天线阵列的阵列结构,阵列结构是否合理将直接影响测向的精度。针对特定环境对阵列结构的特殊要求及二维测向的实际问题,建立了非规则几何结构阵列进行二维测向的数学模型,研究了基于MUSIC算法的非规则几何结构阵列的二维测向问题,对非规则结构阵列的阵列结构对测向模糊性的影响进行了分析,以矩形平面阵列和任意形平面阵列为例,对两种阵列的测向性能进行了仿真比较,结果证明,提出的数学模型对非规则结构平面阵列的研究具有有效性,可广泛应用于任意平面空间的二维测向。     

共轭增强ESPRIT算法

提出了共轭增强ESPRIT（CA-ESPRIT）算法，利用阵列输出的延迟相关函数及其共轭形成伪阵列输出，从而得到伪协方差矩阵，对其进行特征分解，用ESPRIT算法得到波迭方向。仿真实验表明，新算法可对多于阵元数的信号进行测向，其测角精度和分辨能力优于ESPRIT算法，运行时间小于有相同阵列扩展能力的MUSIC—like算法。     

基于虚拟阵列变换的相干源测向方法

针对传统空间谱测向方法对相干信号源测向失效的实际问题,提出了一种基于任意形状平面阵列的测向方法。该方法在建立了相干信号源数学模型的基础上,对虚拟阵列变换思想进行了分析,给出了采用虚拟阵列变换原理和MUSIC算法实现了对相干信号源DOA的估计,提高了测向性能。经仿真试验和理论分析,验证了算法的可行性,并分析了该算法的适用局限性。     

平移嵌套阵列稀疏贝叶斯学习角度估计算法

针对阵元间互耦效应导致嵌套阵列测向性能下降的问题,该文提出两种不同的平移嵌套阵列结构,在保证产生虚拟阵列无孔的条件下,通过对原二级嵌套阵列阵元位置进行调整,形成平移嵌套阵列,提高了原二级嵌套阵列的稀疏性,降低了阵元间的互耦效应,扩展了原嵌套阵列的测向自由度。在空间辐射源数目未知条件下,建立了平移嵌套阵列稀疏贝叶斯学习(SBL)算法模型,对形成的虚拟阵列接收数据进行处理,获得角度估计,有效提高了原嵌套阵列测向算法的测向性能。仿真实验表明,平移嵌套阵列自由度高于原嵌套阵列,在低信噪比、小快拍数、存在互耦影响条件下,基于稀疏贝叶斯学习的平移嵌套阵列测向算法测向精度优于原嵌套阵列测向算法,并且提高了原嵌套阵列测向算法的角度分辨率。     

宽带非均匀阵列测向技术研究

宽带阵列测向系统的测向精度、测向分辨率和测向模糊等性能与阵列结构关系密切。文章首先介绍了宽带非均匀阵列设计方法和阵列测向算法,并给出了一个宽带非均匀阵列的测向仿真结果以及相应的理论分析,在宽带条件下采用非均匀布阵方式可实现信号的高精度测向。     

利用微分几何参数优化圆阵测向性能的方法研究

阵列测向系统的测向性能除了受所选算法影响外,阵列的几何结构也是重要的影响因素。本文利用微分几何工具,首先研究了平面阵阵列流形的微分几何参数与信号来向估计精度之间的关系,在此基础上推导并分析了圆阵在各方向上的测向性能与阵列几何布局的关系,讨论了影响测向性能的因素,最后给出了在圆阵孔径与阵元数固定的条件下,通过调整阵元在圆周上的位置来优化单信号入射时阵列某方向上测向性能的方法,并通过对几组不同几何布局的圆阵进行计算机仿真对比和分析,验证了设计思路的可行性,这为实际应用中阵列结构的选择提供了有用的参考。      

低空目标光纤麦克风阵列无源测向技术

由于武装直升机、巡航导弹等超低空突防目标位于地面雷达探测的盲区,近年来采用声阵列探测受到广泛关注。研究了基于时延估计的低空目标声阵列无源测向理论与算法,设计了基于广义互相关算法的光纤麦克风平面五元十字阵的低空目标无源测向模型,采用光纤麦克风阵列可以保持各通道良好的幅相一致性。推导了五元十字阵目标定位方程,并分析了时延估计误差、有效声速误差以及阵尺寸测量误差等对目标测向精度的影响。最后,对五元十字阵声阵列测向进行仿真,并给出了仿真分析结果。     

宽带高分辨率阵列测向算法发展

<正> 1 阵列测向算法由传统算法向高分辨率算法发展1.1 传统阵列测向算法的局限 利用阵列信号处理技术对空间分布的信号源进行测向广泛应用于无线电测向、声测、雷达等诸多领域,其中的空间角分辨率指标是测向系统的一个重要指标。传统的阵列信号处理技术(如常规波束形成法)的算法原理大多是本世纪五十年代以前发明的,只是随着技术的发展不断地完善、改进而已,它们的空间角分辨率指标都受到瑞利限(Rayleigh Limitation)的限制,对于空间两个靠得较近的信号源,仅当它们之间的角度分     

幅相误差对修正MUSIC算法测向性能的影响与分析

首先阐述了阵列信号处理中广泛采用的修正MUSIC算法原理，并推导了天线阵元幅相误差条件下的修正MUSIC算法，重点分析了阵元幅相误差对修正MUSIC算法测向性能的影响。最后以均匀线阵为例进行了仿真，计算机仿真结果表明，阵元幅相误差严重影响着修正MUSIC算法的测向性能，因此在应用修正MUSIC算法进行来渡方向估计的时候，必须考虑阵元幅相误差的影响。     

基于虚拟阵列变换的干涉仪测向算法

针对宽带测向中的相位模糊问题,提出了一种基于虚拟阵列变换的干涉仪测向算法.该算法利用实际阵列的相位差作矢量运算,从而获得新的相位差,将新的相位差作为虚拟阵列相邻阵元的相位差,由此求得入射信号的方位角和俯仰角估计.经过虚拟阵列变换所获得的虚拟阵列半径较原阵列半径缩小了,从而使得系统的无模糊频段得到了扩展,为解相位模糊提供了一种新的途径.仿真结果验证了虚拟阵列变换的正确性及基于该变换的干涉仪测向算法的有效性.     

共轭传播算子测向算法

针对一维信号提出了共轭传播算子测向算法(COP),新算法利用了阵列输出数据的共轭,通过对阵列孔径的扩展,可对多于阵元数的信号进行测向,其分辨力和测角精度优于OPM(正交传播算子测向算法)和MUSIC 算法.分析了新算法的均方误差性能和计算复杂度,得到了均方误差的解析表达式.仿真实验验证了COP算法的优良性能,均方误差的理论值与仿真值相符.     

任意通道数超分辨测向算法

提出了一种可适用于任意通道数的超分辨测向算法.通过多路开关切换实现对协方差矩阵的测量,进而重新构造了天线阵列导向矢量,实现超分辨测向.当前的算法只能用于通道数等于1或天线阵元数的情况,新算法突破了该限制,拓展了超分辨测向算法的适用范围.对算法进行了详细的理论推导.计算机仿真结果表明该算法性能优于单通道算法,接近经典测向算法.     

基于四阶累积量扩展孔径的宽带信源测向算法

当阵列过载时,常用高分辨测向算法将会失效.针对此问题,提出了一种新的宽带信源测向算法.该算法利用基于最小冗余直线阵列的四阶累积量来扩展阵列孔径.将得到的四阶累积量去除冗余信息后,构造了一新的Toeplitz矩阵.新矩阵充分利用了原协方差矩阵的信息,避免了冗余信息.通过理论分析和计算机仿真,对扩展后阵列孔径、测向性能、检测概率及可分辨信源数进行了对比研究.结果表明,相比相同阵元数的最小冗余直线阵和均匀直线阵,该算法具有大得多的阵列孔径和更高的分辨率,利用M阵元,最多可以分辨M²-M个信源.     

基于稀疏互质L型阵列的二维测向算法

在阵元数确定的情况下,稀疏阵列能增大阵列孔径,提高测向精度,但也带来测向模糊。针对这个问题,提出了一种稀疏互质L型阵列及其二维测向算法。利用四阶累积量的阵列扩展特性,并结合L型阵列中阵元间距的互质关系,在稀疏阵列结构下实现无模糊二维测向。与二维虚拟旋转不变算法相比,所提算法允许参考阵元间距大于信号半波长,从而提高了测向精度,同时利用逐步解模糊,保证较大的系统容差。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

非圆信号阵列测向的研究概况

阵列测向的理论与技术已日臻完善，近期研究主要集中在算法实用化以及利用信号的特殊性质等方面。BPSK等信号具有非圆特性，MSK等信号经过一定预处理也具有非圆特性，利用信号非圆特性的阵列测向问题逐渐成为一个研究热点。文章介绍了非圆信号的定义与分类，综述了非圆信号测向的现状，包括各种非圆信号测向算法及其性能分析，以及非圆信号信源个数估计等其它问题，并对其发展方向进行了预测。     

二阶共轭增强MUSIC算法

提出了二阶共轭增强MUSIC(SO-CAM)算法,利用阵列输出的非零时延互相关函数及其共轭形成伪阵列输出,从而得到伪协方差矩阵,对其进行特征分解,利用信号子空间与噪声子空间的正交性,搜索得到的空间谱函数的极大值点对应的角度就是波达方向。仿真实验表明,新算法可对多于阵元数的信号进行测向,其测角精度和分辨力优于MUISC算法,与MUSIC-like算法性能相当。     

基于辅助矢量基的超分辨快速测向算法

以MUSIC和ESPRIT为代表的空间谱估计测向算法需要对矩阵进行特征分解或奇异值分解。当阵列数量增加时,矩阵特征分解将耗费大量的运算资源。给出了一种基于辅助矢量基的超分辨快速测向算法,通过计算一组辅助矢量基构造子空间进行测向,获得了较好的测向精度,避免了矩阵的特征分解,从而降低了计算复杂度,最后通过仿真示例验证了该方法的有效性和可行性。     

阵列单通道轮采式快速高精度定位算法

基于随机理论和多级维纳滤波(MSWF)思想,提出了一种均匀圆阵列单通道快速高精度测向定位算法。该算法只用一个接收通道,与多接收通道相比,在系统成本和复杂性方面具有显著的优势,并且避免了通道间幅相不一致导致算法性能下降的问题。该算法无需对阵列接收矩阵进行特征分解,减轻了星上处理器的运算负担,星上高精度测向定位的实时性得到保证。仿真实验验证了该算法的可行性和有效性。     

延时对单通道测向的影响及校正

单通道接收阵列测向系统设备量少，造价低，因而引起了人们的研究兴趣。当阵元切换控制信号存在延时时，导向矢量发生改变，从而导致系统测向误差的增加，甚至错误。对延时加以枝正后，能够进行高精度测向。仿真实验的结果表明了理论分析的正确性。