基于均匀十字阵的幅相误差自校正算法

针对实际应用中普遍存在的幅相误差扰动问题,结合子空间类波达方向估计算法,基于均匀十字阵列,提出了一种幅相误差的自校正算法。均匀十字阵列可分解为两个相互垂直的均匀线性阵列,利用均匀线阵接收数据协方差矩阵的结构特点对幅相误差进行初步估计,计算出波达方向的初始估计值,通过迭代方法得到更精确的估计值,自校正方法不需要任何参数初始值,实现比较简单。仿真实验验证了算法具有良好的误差校正效果,能够比较准确地估计出信源的波达方向角和阵元的幅相误差值。     

互耦条件下窄带循环平稳信号阵列测向方法的误差分析

常规阵列各阵元感应电流间的耦合作用是很难消除的,互耦效应的存在会导致窄带循环平稳信号阵列测向方法产生角度估计偏差。为了分析这一偏差,首先基于互耦条件下的阵列接收数据建立了用于窄带循环平稳信号测向的阵列伪数据矩阵模型,并以此为基础得到了均匀线阵和一般线阵中测向误差的解析表达式。仿真结果表明该理论偏差在各种信号环境和阵列结构中都具有很高的准确性。     

刚性球上均匀圆阵声源方位角估计算法仿真

为了研究环绕在刚性球上均匀圆阵声源方位角估计问题.以环绕在刚性球上的均匀圆阵为阵列模型,分析了刚性球体对圆阵响应的影响,在球坐标系下对声场分解所得到的特征波束空间,利用EB-ESPRIT算法和EB-Unitary-ESPRIT算法实现了声源方位角估计.计算机仿真表明,在独立声源条件下,两种算法均能较好地估计出空间多个声源的方位角,并且EB-Unitary-ESPRIT算法计算量小,估计精度高.另外具有解相关声源的能力.     

基于辅助阵元的阵列误差有源校正算法

阵列互耦、幅相误差和阵元位置误差的综合影响会严重影响超分辨率算法的性能,为此,针对上述3种阵列误差的综合影响,给出了一类基于辅助阵元的有源校正算法.首先,将3种阵列误差的综合影响等效为一种依赖方位变化的幅相误差,并通过一种基于辅助阵元的自校正方法得到了关于3种阵列误差的非线性最小二乘优化模型;然后,针对阵列误差矩阵可能出现的不同模型,给出了相应的求解算法;接着,针对算法的参数估计唯一性给出了较为细致的分析,并对算法做了进一步改进;最后,通过仿真实验验证了新算法的有效性.     

均匀圆阵MIMO雷达中的DOA估计新算法

当前多输入多输出(MIMO)雷达波达方向(DOA)估计的研究均以传统算法为依托,无法估计具有循环平稳特性的信号的波达方向。因上述一类信号广泛运用于信号处理领域,为改进传统算法,提出了一种基于循环统计量的MIMO雷达DOA估计新算法,均匀圆阵可进行360度全方位、无模糊的方位估计,可同时提供方位角和俯仰角信息,并在均匀圆阵中进行了新算法的理论推导,实现了在非平稳信号环境中对俯仰角和方位角同时估计。     

基于遗传算法的均匀圆阵DOA估计研究

用遗传算法对均匀圆阵进行目标的方位角估计,引入确定性最大似然准则确定遗传算法中的适应度函数,利用模式空间变换方法将均匀圆阵转换为虚拟线阵.通过计算机仿真验证算法在低信噪比的情况下有很好的收敛性和稳定性.     

遗传算法用于波达方向估计的圆阵稀疏优化

关于阵列信号优化问题,利用遗传算法对双圈圆阵进行优化,尽量用最少的阵元个数达到甚至取得更好的 DOA 估计,改善了 CBF 算法的方位估计性能.在单源和多源入射条件下,分别设定了不同的目标函数,为了探测阵的主瓣宽度或最大旁瓣水平尽可能小,对双圈圆阵进行了稀疏优化.仿真结果表明:优化阵的主瓣宽度比原始均匀圆阵阵小 1°,最大旁瓣水平降低近 3dB 左右.优化后的阵列在不同频率和低信噪比情况下仍具有较好的 DOA 估计性能,为设计提供了可靠的参考.     

一种基于阵列虚拟平移的互耦自校正算法

阵元间的互耦和相干信源对阵列的DOA(Direction-Of-Arrival)估计性能产生了严重影响.针对这一问题,在应用子空间原理的基础上,利用均匀线阵互耦矩阵的带状循环特性及时称Toeplitz性,并结合阵列虚拟平移,提出了一种阵元互耦条件下的相干信源的波达方向估计新算法.该算法无需阵元的互耦参数信息,就可准确地估计出相干信源的DOA,估计性能优良,而且只需一维搜索,计算量较小.计算机仿真结果验证了该算法的有效性.     

互耦效应下多组相干源的波达方位估计算法

对于实际环境中存在的多径现象和阵元间的互耦效应,提出一种互耦效应下针对相干源的波达方向估计算法。首先,通过波达方向矩阵法利用二阶矩求出互耦效应下的广义导向矢量;然后对广义导向矢量进行 子空间平滑,通过矩阵变换得到一个线性约束下的规划问题,实现相干源方位和互耦系数的级联估计。该算法只需利用二阶矩求得广义导向矢量,相比常规的四阶累积量方法,减少了计算量;本文算法在解互耦和解相干过程中都没有损失阵列孔径,极大提高了阵元利用效率。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于FRFT的均匀圆阵DOA估计

针对广泛应用于第三代移动通信系统中的均匀圆阵,将分数阶Fourier变换的时频特性和分数阶Fourier域波束形成技术相结合,给出一种多分量LFM信号的波达方向估计算法。与其他方法相比,该算法在一定程度上提高了精确度。仿真验证了在多径和多普勒频移存在的复杂信道中算法的有效性。     

基于声传感器线性阵列的气流速度估计算法

研究了一种基于声传感器线性阵列的新型气流速度测量方法.通过引入大气声学中的有效声速概念,建立了稳定气流作用下各阵元的接收模型,由此建立了声传感器线性阵列的近场输出模型.根据子空间正交原理,提出了一种基于多重信号分类(MUSIC)的气流速度估计(MUSIC-AVE)算法,此算法可实现对气流速度的高精度估计.为了降低计算复杂度,进一步提出了一种快速的气流速度估计(FAVE)算法,此算法虽然在估计精度上不如MUSIC-AVE算法,但无需谱搜索,具有更强的实时性.推导了气流速度估计的克拉美-罗界(CRB)表达式.仿真实验验证了提出算法的有效性.     

Robust DOA estimation and array calibration in the presence of mutual coupling for uniform linear array

The presence of unknown mutual coupling between array elements is knownto significantly degrade the performance of most high-resolution direction of arrival (DOA)estimation algorithms. In this paper, a robust subspace-based DOA estimation and arrayauto-calibration algorithm is proposed for uniformly linear array (ULA), when the arraymutual coupling is present. Based on a banded symmetric Toeplitz matrix model for themutual coupling of ULA, the algorithm provides an accurate and high-resolution DOAestimate without any knowledge of the array mutual couplings. Moreover, a favorableestimate of mutual coupling matrix can also be achieved simultaneously for arrayauto-calibration. The algorithm is realized just via one-dimensional search or polynomialrooting, with no multidimensional nonlinear search or convergence burden involved. Theproblem of parameter ambiguity, statistically consistence and efficiency of the newestimator are also analyzed. Monte-Carlo simulation results are also provided todemonstrate the     

A self-calibration algorithm for cross array in the presence of mutual coupling

In this paper,a novel blind mutual coupling self-calibration algorithm especially tailored to cross array is proposed.This method compensates for the mutual coupling not only between sensors in each subarray but also between two subarrays.Exploiting the property of coupling matrix,the proposed method requires neither the calibration sources in known locations nor the multidimensional nonlinear search.This method can jointly estimate the DOAs of the incoming signals and the unknown mutual coupling coefficien...     

基于圆阵双基地MIMO雷达多维角度联合估计

提出了一种基于均匀圆阵双基地MIMO雷达多目标多维角度估计的新算法。对阵列接收信号进行分析,表明其具有平行因子三线性模型特征,利用该模型低秩分解的唯一性条件,从分解得到的矩阵中联合估计出多维角度。该方法无需谱峰搜索,可实现参数的同时估计与配对,与基于旋转不变参数估计技术(Estimation of signal parameters via rotational invariance techniques,ESPRIT)思想的算法相比具有更高的估计精度,而且在小样本数下也能较好地工作。仿真结果验证了该算法的有效性。     

阵列互耦误差FIR校正滤波器设计与FPGA实现

针对传统型FIR滤波器在高阶条件下运算速度变慢与耗费资源增多这一问题，提出一种基于分段卷积的高速高阶FIR滤波器设计方法，通过在频域并行处理的方式实现了数据的快速处理。首先，确定滤波器的设计阶数M并将其作为基准序列长度，对输入的数字信号进行M周期延时；然后，将原序列与延时序列分别作快速傅里叶变换（FFT）；其次，将变换后的频域结果分别与滤波器相乘后作快速傅里叶逆变换（IFFT）；最后，通过重叠保留的方法实现两路数据的拼接。理论分析与仿真测试表明，与基于查找表（LUT）的传统分布式方法相比，同等阶数下所提方法的寄存器资源节省了30%以上。在此基础上利用实验平台的实测数据进行验证，结果表明，与互耦误差校正前相比，校正后的幅度失配均方根小于1 dB，相位失配均方根小于0.1 rad，实验数据充分展示了该方法对互耦误差校正的有效性。     

一种基于有向均匀圆阵的宽带波束形成方法

本文提出一种基于有向均匀圆阵解决宽带波束形成问题的新方法,其基本思想是针对某一特定频率设计窄带波束形成空域滤波器,并把得到的滤波器权值直接应用于宽带信号以降低设计和处理的复杂度.在已知信号方向信息的前提下,使用线性约束的最小二乘法设计窄带空域滤波器,而有向均匀圆阵对频率变化不敏感的特性可以保证使用同一组空域滤波器权值在宽带信号所包含的不同频率上形成一致的波束与陷波点.所提出的宽带波束形成方法可以显著降低阵列信号处理时的运算复杂度,便于进行实时信号处理.     

不计信源数目的修正MUSIC算法分析

在介绍MUSIC算法的基础上，分析了信源数目估计误差对MUSIC算法测向性能的影响，针对信源数日过估计下出现虚假信号和欠估计下存在谱峰消失的问题，根据阵列协方差矩阵特征分解后噪声特征值非常接近的特点，提出了一种在未知信源数日情况下进行正确DOA估计的修正MUSIC算法，计算机仿真结果证明了该算法的可行性和有效性。