矢量水听器的源定向理论及其定向误差分析

论述利用矢量水听器进行源定向的3种理论和方法：质点振速法、平均声强法和互谱声强法，从互谱声强法出发分析了影响矢量水听器定向精度的因素，并对上述影响进行了计算机仿真和定量分析．计算机仿真和分析结果表明矢量水听器定向精度主要与源信号的信噪比和入射角度以及测量系统各通道幅相频不一致性有关．计算机仿真和定量分析结果对矢量水听器的工程应用具有重要指导意义．     

随机阵列误差影响下的声矢量阵噪声特性和阵增益

在设计许多阵列信号处理算法以及评估其性能优劣时,都需要考虑到噪声的相关性结构.为了考察随机阵列误差对噪声相关性结构以及后续算法性能的影响,建立了在方向性噪声场中和球面各向同性噪声场中,存在随机阵元位置误差和阵元姿态误差时,声矢量阵阵列输入噪声的时空相关性结构.在此基础上,考察了这两种随机阵列误差对声矢量阵MVDR波束形...     

分布式网状被动传感器系统定位误差分析

被动传感器系统定位误差分析对于构成系统的被动传感器的选取与哨(站)配置至关重要．为解决误差分析这一问题，提出了被动传感器系统定位误差的分析方法．通过仿真分析了两被动传感器系统和三被动传感器系统误差分布特点与规律．     

基于MVEKF的被动声网络定位算法

声网络跟踪低空目标时,存在信号传输时延及强非线性等特点,针对这个问题,该文提出一种基于修正协方差扩展卡尔曼滤波的声网络定位跟踪算法.首先,利用时延方程约束,将目标纯方位数据进行时间校准;其次,通过自适应修正滤波中的协方差矩阵,提高非线性滤波的精度和稳定性.与EKF的仿真比较说明,该文所提方法的定位精度更高,跟踪性能更好...     

阵列天线相位中心的校准方法及误差分析

为精确标定阵列天线的相位中心,提出一种校准阵列天线相位中心的方法.首先推导出阵列天线相位方向函数与天线位置偏移量的关系式,再根据阵列天线相位中心的定义和校准步骤,运用最小二乘法计算出相位中心的精确值,并对提出的校准方法进行了模拟实验验证.实验证明该校准方法可以有效地计算出阵列天线相位中心的位置.对计算结果的误差分析表明,较宽的阵列天线波束宽度和较高的相位测量精度都可以提高相位中心的校准精度.     

自适应有源声吸收中误差传声器的优化

针对一个基于最小均方算法的自适应有源消声控制系统，讨论了自由场空间有源声吸收中误差传声器位置的优化问题，分析了误差传声器位置对消声效果的影响，从理论上给出了一般的优化方法，并发现其误差传声器的最优位置并不是唯一的，同时系统初值的选择是实现最佳效果必须考虑的问题。     

基于矢量水听器的被动声制导系统的研究

由于任何水下运动目标,在水中航行时均会产生各种辐射噪声.火箭助飞末制导深弹入水后,在下沉过程中,即可利用深弹头部安装的声学探测系统(声呐)接收水中运动目标的辐射噪声.该噪声经过相关处理后,就可给出水下目标相对于深弹的方位信息.这时,深弹利用尾部加装的舵机,可不断地调整弹体的下沉方向,以靠近水下运动目标.该研究对提高深弹的水下命中率具有重要意义.提出采用矢量水听器阵作为声呐被动测向系统的接收基阵,并对矢量水听器阵的测向原理、数学模型及仿真实验进行了论述.实验结果表明:本文提出的被动测向系统,用一片DSP芯片即可实现,其测向均方误差在20以内,具有测向精度高、体积小、重量轻、成本低、可工作于宽带和低频等优点.     

矢量传感器阵列的空间谱估计及定向性能分析

推导了基于水声矢量传感器阵的Bartlett和Capon空间谱的解析表达式，并与标量传感器阵的空间谱相比较，分析了基于矢量传感器阵的两种DOA估计方法对阵列定向性能的改善，并给出了数字算例。     

基于任意阵列结构的欠采样频率估计

针对电子战接收机对宽带信号频率的无模糊估计要求,提出基于任意阵列结构的欠采样频率估计算法。采用两个工作时间步长不等的控制开关,将各阵元接收信号依次接入两个独立的接收通道,并以小于Nyqist采样频率的速率对送入的信号进行采样,通过接收通道的时间相关运算及相应的频率解模糊算法实现频率的无模糊估计,最后给出了正确解模糊的条件。由于各信号的估计可以并行实现,该方法在一维搜索量小的优势下实现了同时多信号的频率估计,计算机仿真结果表明此方法测量精度较高,对噪声影响具有一定稳健性。     

基于任意形状平面阵列的二维测向技术研究

实际测向环境对天线阵的布阵形状要求较严,形状选择的合理与否将直接影响测向精度、测向带宽及测向频谱的范围.针对阵列形状和二维测向的实际问题,建立了利用任意形状平面阵列对空间多目标源进行二维测向的数学模型,并利用该模型和MUSIC算法对空间多目标实现了超分辨二维测向,简要地概括了算法实现的具体步骤,从而对以往的测向技术有了一定程度上的改进.计算机仿真结果表明了理论分析的正确性及数学模型的有效性.     

一种估计信号源方向的虚拟阵列方法

对估计未知噪声背景中信号源波达方向的ＵＮ－ＥＳＰＲＩＴ算法采用虚拟插值阵列技术进行扩展,选择两个虚拟阵分别与两个实阵保持相同的信号子空间旋转不变性,在采用正则相关分析估计两个实阵信号子空间及其基的基础上,采用ＶＩＡ－ＥＳＰＲＩＴ 技术实现了两个虚阵的信号子空间及其基的估计。简化了ＵＮ－ＥＳＰＲＩＴ算法所需的阵列结构,减少了原算法分辨信号源所需的最少传感器数。Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 仿真验证了该扩展算法的有效性。     

基于L阵的低计算复杂度二维波达方向估计

针对L阵的二维波达方向估计问题,提出了一种低计算复杂度、高精度的二维波达方向估计算法.首先利用L阵子阵互相关矩阵和均匀线阵导向矢量的共轭交换性质扩展阵列孔径,并构造新的阵列接收数据;然后利用旋转不变子空间算法得到二维角度估计;最后将子阵互相关矩阵对角元素Toeplitz化,在不损失阵列孔径的情况下重构出类阵列自相关矩阵,利用Nystöm方法得到信号子空间估计,进而通过少量角度搜索得到正确的二维角度配对.该算法无须大量角度搜索,具有角度估计精度高、运算量小、所需快拍数少的优点.理论分析和仿真实验结果证明了算法的正确性和有效性.     

舰载通信空间谱估计超分辨测向技术研究

简述了空间超发辨测向原理，指出目前国内外大都是研究线阵超分辨测向，但不适用于舰载测向系统。根据舰载测向系统需要对360℃范围内进行测向，提出了圆阵超分辨测向的设想，建立了圆阵空间谱估计超分辨测向的数学模型，由于所测信源之间是非相干的，故采用MUSIC算法，以五单元圆阵为例，实现了对360℃范围内的4个信源同时超分辨测向，进行了计算机仿真，并分别对分布在不同方向上的4个信源进行了仿真测试。取得了良好的效果，证实了设想、数学模型及算法的正确性和可使用性。     

阵列误差对多参数联合估计性能的影响

建立了频率、二维到达角和极化联合估计的阵列误差信号模型,分析了阵列误差对用ESPEIT算法进行参数估计性能的影响。推导了在阵列误差模型下,频率、二维到达角和极化联合估计算法中各参数估计结果的均方误差。计算机模拟结果证实了分析结果的正确性。     

圆形极化阵列到达角和极化参数估计

为了放宽布阵条件,解决现有方法存在的相位模糊问题,采用旋转不变信号谱估计算法研究了基于均匀圆形极化阵列的信号参数估计.利用子空间理论,并根据导向矢量的特点得到相邻阵元间的相位差估计,消除了相位模糊;利用沿z轴方向放置的电偶极子阵列导向矢量和磁偶极子阵列导向矢量之间的关系,通过矩阵运算给出了信号极化和到达角估计的最小二乘解,该算法不需要搜索运算和参数配对运算,仿真实验结果验证了该算法的有效性.     

基于矩阵填充的互质阵列欠定DOA估计方法

为了解决现有基于互质阵列的DOA估计方法舍弃差联合阵列中非均匀虚拟阵元而导致最大可估计信号数损失的问题,提出了一种基于矩阵填充的DOA估计方法。首先,根据差联合阵列与波程差一一对应的特性,构造一个部分元素缺失的Toeplitz化的阵列协方差矩阵,建立了基于矩阵填充的DOA估计模型,并验证了该模型满足零空间性质;然后,根据低秩矩阵填充理论,将DOA估计问题转化为矩阵核范数最小化问题进行求解,通过不定点延续算法将该协方差矩阵中的零元素进行填充恢复为完整协方差矩阵;最后,对协方差矩阵进行奇异值分解,转化为多项式求根,得到DOA的估计。仿真实验结果验证了本文方法的有效性和优越性。实验结果表明,本文方法能够对差联合阵列中的空洞部分进行有效填充,增加了可利用的阵列自由度,提高了可估计信号数,同时能够有效避免传统稀疏重构算法中由于角度域离散化导致的基不匹配问题对估计性能的影响,提高了估计精度和分辨力。     

一种小基阵高精度低空目标无源方位估计算法研究

当前的低空目标无源声探测技术多是基于时延估计算法实现的。存在的突出问题是 ,当阵的尺寸较小时 ,难以满足方位估计精度的要求。提出了一种基于二维压差式矢量传感器复声强分析的低空目标方位估计算法 ,对算法的性能进行了分析。采用实测直升机辐射噪声数据进行了仿真实验 ,研究了基阵尺寸、积分时间和信噪比等参数对目标方位估计精度的影响。仿真结果表明 :在信噪比为 0 d B,阵的尺寸为 0 .2 m时 ,方位估计误差小于 2°,有效地解决了低频小尺寸基阵和高精度条件下的无源声测向 ,为低空目标无源声探测提供了一种新的技术途径。     

一种非典型声强向量阵-空间十字阵定向算法研究

提出了1种可在小尺度平台上安装的非典型声强向量阵-空间十字阵,它由空间正交形状的四基元组成,并且提出了一种纯相位定向算法,将该算法用于空间十字阵可以实现低频声源的全空间高精度定向。在理论上系统分析了阵形的有限差分误差、相位失配误差以及环境噪声引起的定向误差,并且用自制的声强阵支架在半消声室进行了定向实验,实验结果表明,信噪比为10 dB时,满足kd<1的条件下,空间十字阵对低频声源的俯仰角和方位角的定向误差都在1°之内。     

盖氏半径法在超分辨测向算法中的应用研究

确定空间同频窄带信号源数在超分辨测向中至关重要，是能否成功测向的前提条件。本文将盖氏圆盘定理应用于阵列天线超分辨测向算法中，对协方差矩阵进行交换，将噪声圆盘和信号圆盘分开，进行盖氏圆盘估计，此方法能准确估计出被测信号源数，从而可提高超分辨测向的精度。同时在任意形天线阵条件下，进行了计算机仿真，并与利用最小描述准则的方法进行了比较，结果表明本方法对于超分辨测向有很大实际意义，能够提高测向精度。     

FD模型的误差分析及性能改进

以宽带ＦＤ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｅｐｅｎｄｅｎｔ）模型为基础,讨论了该模型中源真实方位对方位估计性能的影响,指出源方位远离阵法线方向时,估计误差增大,分辨性能下降。通过分析空间协方差矩阵的特征结构,从数学上解释了此现象产生的原因,从而提出聚焦ＦＤ算法（ＦＦＤ：ＦｏｃｕｓｅｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｅｐｅｎｄｅｎｔ）作为改进。理论与仿真证明了聚焦的有效性。