基于谐波特征分析的时间调制阵列测向研究进展

针对近年来发展起来的基于谐波特征分析的时间调制阵列(time modulated array,TMA)测向这一新型无线电测向技术体制,全面总结了其目前的发展现状以及与传统阵列测向体制相比较的优缺点.首先分析了TMA的起源、发展与数学基础;其次总结了基于TMA的测向方法的研究现状;然后对二单元TMA测向、多单元TMA测向...     

基于全相位FFT的稳健型时间调制阵列测向

基于谐波特征分析的时间调制阵列测向方法的正确性与精度严重依赖接收谐波的估计精度. 传统的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)或快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)在估计谐波的幅相时,由于信号频率通常偏离采样频率的整数倍,会形成栅栏效应,从而引起基于谐波特征分析的时间调制阵列测向的精度降低甚至失效. 针对该问题,本文将全相位FFT引入二单元时间调制阵列接收谐波的分析中,通过提升谐波幅相估计的鲁棒性来提升时间调制阵列测向方法的稳健性. 仿真结果表明,当信号的载频为频谱分辨率的任意小数倍时,提出的全相位FFT时间调制阵列测向方法均能正确测向,且随着信噪比的增加,测向均方根误差收敛至0. 本文工作提升了基于谐波特征分析的单通道时间调制阵列测向方法的稳定性。     

基于时间调制的单通道多基线相位干涉仪测向

基于时间调制理论,提出了一种单通道框架下的多基线相位干涉仪测向方法,其克服了传统相位干涉需要多个射频通道带来的系统复杂度高以及通道幅相不一致性问题.所提方法利用单刀多掷开关周期性接通多基线相位干涉的各天线单元,并从接收信号产生的谐波特征中同时估计多组基线产生的相位差.首先分析传统多基线相位干涉仪测向存在的局限性,然后提出基于时间调制的单通道多基线相位测量方法,最后结合2～8GHz宽带测向需求,设计四基线相位干涉仪并进行仿真.仿真结果显示,在2～8 GHz范围内,测向误差能达到0.1°以内,证明了本文方法的有效性.     

基于优化阵形的宽带相控阵多目标测向算法

针对电子侦察中宽带接收机的多目标检测问题,提出了一种基于非均匀阵型的宽带相控阵频域多目标测向的新技术,该技术基于优化所得的阵形实现频域的单快拍多目标测向算法,首先采用FFT测得频率,通过门限进行目标检测,然后基于所测频率进行空间谱估计,最后分析了多个独立信号、部分相关和完全相干信号时所提算法的性能.仿真结果和性能分析验证了该算法的有效性和可行性.     

基于时间调制多波束阵列的单通道全向测向方法

基于多波束阵列的测向方法具有测向精度高的优势,但各波束都需要独立的射频通道,导致其测向系统复杂且成本高,通道之间的幅相不一致也会增大测向误差。本文提出了一种基于时间调制多波束阵列的单通道全向测向方法,通过时间调制技术将多波束阵列测向系统简化为单通道系统,利用接收信号的谐波特征获得不同波束的接收信号强度实现高精度测向,同时降低了系统的复杂度及成本。仿真结果表明在相同条件下,本文提出的方法比基于多波束阵列的多通道测向方法具有更小的测向误差。经实测验证,本文的方法在4～5 GHz频带内的测向误差小于1.3°,低于现有的多波束阵列测向误差。     

基于压缩感知的相关干涉仪测向算法

针对相关干涉仪测向系统,提出了一种基于压缩感知的测向算法.该算法将相关干涉仪的测量矢量分解为以测向数据库为基底的含有噪声的稀疏表示,采用再加权的l₁范数凸优化算法,迭代更新加权矢量,以逼近最优的l₀范数.所提算法和传统的计算相关系数最大值方法相比,额外利用了辐射源信号在空域上的稀疏性,可以对同频多信号进行测向.采用计算机仿真对所提算法的性能进行了验证.     

基于人工神经网络的时间调制阵列谐波波束形成

针对时间调制阵列(time-modulated array, TMA)提出了一种基于人工神经网络(artificial neural network, ANN)的谐波波束形成技术.该技术通过一个由编码器和解码器串联组成的ANN实现时序信息的优化,其中,编码器以目标角度的方向图约束值作为输入,通过在线训练输出对应的激励值;而解码器经过预训练可以实时输出辐射方向图.然后利用训练完成优化后的激励可以获得不同阵元的开关导通持续时间和起始时刻. 8元/16元不同指向TMA谐波波束形成算例仿真结果表明,所提方法可以有效抑制副瓣电平(sidelobe level, SLL),快速精确控制方向图,在目标角度实现高方向性波束形成,同时该方法具有耗时短、鲁棒性好和易调节的特点,有望应用于快速目标搜索和跟踪.     

基于空间频率估计的阵列测向方法

针对窄带信号模型下的均匀线性阵列测向,提出一种基于空间频率估计的高效快速测向方法,介绍了该方法的测向原理,研究了空间采样率与无模糊入射角估计范围之间的关系,分析了影响测向误差的因素.基于该方法对一种阵列构型下的信号入射角进行了仿真估计.结果表明,利用所提方法可以在采用均匀阵列模型的情况下达到较高的测向精度.     

一种基于CPCI-E总线的频谱监测设备设计与实现

针对传统的频谱监测设备存在功能单一、通用性差、设备量大和集成度低等缺点,提出了一种新的基于CPCI-E总线的频谱监测测向设备设计方法。该方法基于标准化和模块化的设计思路,采用了CPCI-E总线技术,既提升了设备数据吞吐能力和信号处理性能,又提升了设备功能重构和模块互换能力。新设备不仅具有瞬时监测频段宽、测向精度高和自动化程度高等特点,且能够满足于多信号、多模式和多体制的频谱监测测向需求。     

基于盲信号分离的同频多信号测向技术

介绍了一种基于快速定点的盲分离算法,该算法可以对来自不同方向上的统计独立信号进行有效的分离,并且不需要预先知道信号的方向和阵列的结构流形。常规的干涉仪算法只能够对非同频信号测向,当多个信号频谱重叠时,无法准确获得单个信号的相位,因此采用干涉仪算法不能够实现对同频多信号测向。提出了一种基于盲信号分离结果的干涉仪测向算法,可以解决同频多信号的测向,进一步提高了干涉仪算法的应用前景。     

基于谐波分析的两阵元时间调制阵列测向方法

提出了一种利用时间调制阵列分析入射信号谐波特性的测向方法,针对传统的测向系统较为复杂,信号处理计算量大的问题,文中方法采用两个天线阵元和两个单刀单掷开关,在计算过程中使用了离散傅里叶变换减小了信号处理的计算量,数值仿真验证了该方法的有效性,且具有较好的测向精度。     

基于时间调制阵列的全向宽带测向方法

为解决时间调制测向技术中由线型阵列对称性和固定基线长度引入的目标前后向模糊问题和测向带宽受限问题，提出了一种基于五单元时间调制阵列的全向宽带测向方法.通过将一维线型阵列扩展为二维平面阵列，提高空间自由度以区分来波前后向；进一步结合虚拟基线技术，利用相邻单元排布间距的差异性引入虚拟相位差，解决工作频率变化引起的相位差模糊问题，从而实现全向宽带测向的目标.通过数值仿真在3倍频程工作带宽条件下有效实现了360°全向测向，验证了所提出方法的可行性.     

Two-Stream Free Electron Lasers: Physical and Project Analysis of the Multiharmonical Models

The multi-harmonic models of two-stream superheterodyne free electron lasers (TSFELs) are proposed and analyzed. It is shown that such systems can have a number of unique features. Including, they are the generation of signals with complex multi-harmonic spectrum, amplification of complex multi-harmonic signals with small distortions, etc. The nonlinear theory of the multi-harmonic TSFELs is constructed and analyzes of two possible projects for their experimental realization is accomplished.     

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。      

基于小波变换的自动小音点法测向

自动小音点测向法,首先对测向信道接收机输出的连续信号进行抽样,将连续的模拟信号转换成离散的数字信号,之后,在频域上进行处理,主要是对模拟信号进行FFT变换处理,其缺点是FFT变换的窗口函数大小、形状均固定不变,这对于分析时变信号是不利的。文中提出基于小波算法的最小信号测向方法,该方法利用小波变换对时、空域突变信号的敏感特性,可以更准确地捕捉＂小音点＂,从而提高测向精度。     

Method of estimation of appear direction of unknown shape signals

It is proposed a new method of build of direction-finding characteristic of antenna array to detect the direction of the signal source in condition of unknown signal shape. A comparative analysis of proposed method is carried out with numerical simulation.     

New method and circuit for processing of band-limited periodic signals

The paper presents a reconstruction of analogue multi-harmonic signals, from a number of integrated values of input signals. Based on the value of the integral of the original input signal, with a known frequency spectrum but unknown amplitudes and phases, a reconstruction of its basic parameters is done by the means of derived analytical and summarized expressions. It is applied to signal reconstruction, spectral estimation, system identification, as well as in other important signal processing problems. The proposed method of processing can be used for precise RMS measurements (or power and energy) of periodic signal based on the presented signal reconstruction. Subsequent calculation of all relevant indicators related to the monitoring and processing of ac voltage and current signals is provided in this manner. The paper investigates the errors related to the signal parameter estimation, and there is a computer simulation that demonstrates the accuracy of these algorithms.     

数字化宽带测向系统中的相位差测量及误差分析

干涉仪测向在电子侦察领域中广泛运用。为了进一步提高干涉仪的测向精度,增强对宽带信号的适应能力和扩展系统的工作频率范围,提出了数字化宽带测向系统的整体解决方案,重点讨论数字化宽带信号的相位差测量及误差分析、概率解模糊算法和天线阵列基线设计。这是系列论文的第一篇,给出了数字化宽带测向系统模型,提出了适合各种宽带信号的数字化相位差测量方法,着重推导了相位差测量的数字化方法误差函数和信号相位误差的理论分布密度函数。     

Spectral Caracterization via Fusing Modified Prony Method with High Resolution Nonparametric Spectral Estimators

In this paper, we present a new approach to high-resolution spectral characterization of the unknown number of spectral line components embedded in colored noise. The addressed method resolves the spectral analysis problem via intelligent fusing the two spectrum estimation paradigms: (i) the parametric line spectral estimation that employs the modified regularized Prony (MORP) method for multi-harmonic signal characterization and (ii) nonparametric spectral estimation. Two nonparametric high-resolution spectral estimation methods are proposed to be fused with the MORP: the minimum variance (MV) and maximum entropy (ME) techniques. Via aggregation of the developed model-based MORP and model-free MV/ME techniques into the fused MORP-MV/MORP-ME resulting method a substantial improvement of the spectral characterization performances is gained when those are applied to characterization/analysis of the composed distributed scenes that contain noised closely spaced spectral lines to be localized with high resolution and accuracy. The simulation results are presented to illustrate the performance enhancement gained with the proposed fused MORP-MV/MORP-ME method.     

基于宽频带多基线阵列解模糊的波达角估计算法

针对宽频带电子信号侦测系统测向精度与解相位模糊能力这一矛盾问题,根据多基线测向原理,提出一种基于宽频带多基线阵列解模糊的波达角估计算法,并进行了仿真分析。结果表明,该方法可有效求解宽频带多基线阵列相位模糊,提高对目标在相位差测量精度不高情况下的测向精度。