一种利用互耦矩阵稀疏性的阵列误差有源校正改进算法

重点研究了波达方向估计中由阵元互耦、幅相误差以及阵元位置误差的综合影响引起的阵列误差校正问题,其主要方法是通过矩阵特征分解得到一组校正源的方向矢量来估计阵列误差.文中给出了一种改进的参数估计算法,该算法充分利用了互耦矩阵的稀疏性,并通过交替迭代的方法实现了阵列误差矩阵和阵元位置误差的优化校正.计算机仿真结果表明文中的改进算法提高了参数估计精度.     

多径条件下基于加权空间平滑的阵元幅相误差校正

对阵列误差的低顽建性,一直以来都是高分辨空间谱估计技术走向实用化的一个瓶颈。因此,阵列误差的校正技术在实际工程应用中具有重要的意义。但是,现有的阵列校正算法几乎都没有考虑实际校正过程中辅助校正源的多径传播。基于相干源方位估计的加权空间平滑算法,本文构造了一个多径条件下用于阵元幅相误差校正的代价函数,并通过遗传算法实现了阵元幅相误差的校正。计算机仿真结果验证了新的代价函数具有优良的参数估计性能。     

基于辅助阵元法的MUSIC算法

MUSIC（Muldple Signal Classification）算法是一种精度很高的空间谱估计算法,理论上说,它可以分辨空间任意两个方位不同的非相关信号。但这种高分辨率是以阵列的精确校准为前提的。针对阵列误差的校正,很多文献资料都提出了相应的解决办法。但这些校正算法大都是在假设阵列误差与方位无关的基础上提出来的,这与实际情况不符,因为实际应用中,阵列的误差几乎都是与信号的方位有关的（简称方位相关阵列误差）。对于方位相关阵列误差的校正,一直以来都是空间谱估计中的一个难点,相关的研究也很少。辅助阵元法,是解决这一难点的有效方法,它计算量小,适用于任意的阵列几何结构．而且不会牵涉到通常参数联合优化估计时的局部收敛问题。所以将辅助阵元法与MUSIC算法结合起来估计信号的波迭方向（DOA）具有重要的实际意义。本文对基于辅助阵元法的MUSIC算法进行了详细的论述,分析了信噪比和校正阵元的精度对算法性能的影响。同时提出相应的解决办法,为实际应用提供参考。     

一种新的阵元位置误差有源校正算法

阵列天线位置的不确定性会严重影响阵列天线的测向性能。文中基于子空间类测向方法,在远场情况下,提出了一种新的估计阵元位置误差的有源校正算法。该算法是以迭代的形式给出,其目标函数建立在信号子空间基本性质的基础上,适用于多个校正源同时存在的情况,并且可以应用于任意阵列形式。计算机仿真验证了文中的算法具有较快的收敛速度和较高的参数估计精度。     

阵列幅度/相位误差的有源校正新方法

实际应用中的阵列存在幅度/相位响应误差,往往导致阵列高分辨算法性能的下降。对此本文给出一种阵列幅度/相位响应误差的有源校正新方法,它基于子空间正交理论,通过对误差建模,将阵列校正问题转换成误差参数估计问题,并利用经典的Lagrange乘子法方便地得到最优解。另外,此方法只需要一个已知方位的校正源,计算简便,无需迭代,可用于阵元位置已知的任意形状的阵列,因此更适用于实际阵列安装应用前的校正。通过半消声室实验对16-元圆环形声阵列进行了测试和校正,数据处理结果表明,本文所提的校正方法能够准确地估计出各阵元幅度/相位误差,且校正前后MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) 波束形成的性能得到明显提高。      

基于空间均衡方法的自适应零点形成

提出空间均衡方法用来消除由天线的机械加工误差和阵面的边缘绕射引起阵元间的幅相误差，对阵列互耦校正后，推导了一种基于空间均衡方法的自适应零点形成算法，该方法极大地提高了阵列的干扰对消性能，实验结果证明了空间均衡方法的优越性。     

一种均匀线阵互耦和幅相误差校正算法

阵列互耦和幅相误差会严重影响MUSIC算法的测向性能,为此该文基于均匀线阵,给出了一种新的阵列互耦和幅相误差校正算法．文中首先根据阵列协方差矩阵的关系式构造了一种二次代价函数,然后利用理想条件下均匀线阵协方差矩阵具有Toeplitz结构的性质,通过交替迭代的方法对该代价函数进行优化求解,从而估计出了阵列互耦、幅相误差以及理想条件下的协方差矩阵,最后利用MUSIC算法即可得到信源方位的估计值．计算机仿真结果验证了文中算法的有效性．      

一种矢量传感器阵列误差的自校正算法及DOA估计

突破大多数阵列误差校正技术针对标量传感器阵列误差模型的限制,提出一种对电磁场矢量传感器阵列误差进行自校正的方法。该方法针对存在方位依赖阵元幅相误差的矢量传感器阵列模型;所提算法基于子空间的思想可对任意极化状态多源信号的信源方位、极化参数和对应的阵元幅相误差进行无模糊联合估计;该方法适用于具有任意几何结构的矢量传感器阵列,仿真试验表明了该算法的有效性。     

基于子空间类法的阵列误差有源校正方法

针对均匀线阵提出了一种对同时存在阵元位置误差、幅相误差及阵元互耦的阵列进行校正的方法。该方法通过旋转阵列天线得到多个校正方位的样本数据,达到多个信源独立分时校正的效果,然后通过对空时矩阵进行特征分解,得到实际阵列流型的估计值,并构造代价函数,最后采用迭代算法同时估计出所有阵列误差参数,从而实现误差的校正。计算机模拟仿真及实际阵列天线的校正实验均验证了该算法对误差参数估计的有效性和校正方法的实用性。     

基于协方差匹配技术的互耦和幅相误差联合校正算法

 提出了基于协方差匹配技术的均匀线阵互耦和幅相误差联合校正算法.首先,根据协方差匹配技术中的目标函数和均匀线阵的误差模型,设计了一种交替迭代算法用以实现各种参数的优化计算.接着,为了避免该算法中的每轮循环迭代都需要进行波达方向估计这一复杂环节,利用理想条件均匀线阵协方差阵的Toeplitz性,给出了另一种改进型交替迭代算法用以减少计算复杂度.与基于子空间技术的阵列误差校正方法相比,文中的两种新算法可直接利用信源的统计特性,并且适用于不同的高斯噪声模型(例如噪声功率不一致),仿真实验验证了新算法的有效性和优越性.     

Array Calibration for CDMA Smart Antenna Systems

In this paper, we investigate array calibration algorithms to derive a further improved version for correcting antenna array errors and RF transceiver errors in CDMA smart antenna systems. The structure of a multi‐channel RF transceiver with a digital calibration apparatus and its calibration techniques are presented, where we propose a new RF receiver calibration scheme to minimize interference of the calibration signal on the user signals. The calibration signal is injected into a multichannel receiver through a calibration signal injector whose array response vector is controlled in order to have a low correlation with the antenna response vector of the receive signals. We suggest a model‐based antenna array calibration to remove the antenna array errors including mutual coupling errors or to predict the element patterns from the array manifold measured at a small number of angles. Computer simulations and experiment results are shown to verify the calibration algorithms.     

一种均匀线阵幅相误差校正算法

阵列幅相误差会严重影响MUSIC算法的测向性能,为此基于均匀线阵,给出了一种新的幅相误差校正算法。首先根据协方差矩阵的关系式构造了一种二次代价函数,然后利用理想条件下均匀线阵协方差矩阵具有Toeplitz结构的性质,通过交替迭代的方法对此二次代价函数进行优化求解,从而估计出了幅相误差和理想条件下的协方差矩阵,最后利用MUSIC算法即可估计出信源方位。计算机仿真结果验证了文中的算法是有效的,并且具有较高的参数估计精度。     

均匀圆阵中的波束合成技术

针对均匀圆阵天线的阵列布局,建立了天线阵列对信号的接收模型,提出了一种实用的直接加权波束合成技术。在分析了系统误差来源并修正了系统误差校准模型的基础上,给出了详细的波束合成理论推导。结合实际系统给出了工程上的具体实现,并运用正交校准技术对由设备通路引起的系统误差进行校准。对该算法进行计算机仿真验证其可行性,并与实际效果图进行比较,指出算法的优点和不足。所给出的理论和方法都通过了工程检验,具有一定的实用性。     

校正源方位存在偏差时的幅相误差顽健校正算法

针对校正源方位偏差会影响幅相误差校正精度这一问题,在假设校正源方位偏差的概率分布已知的条件下,依据子空间拟合准则和Bayesian估计理论框架,给出了一种抑制校正源方位偏差的幅相误差顽健校正算法。该算法可在无需估计校正源方位的情况下,通过计算某实对称矩阵最小特征值对应的特征向量获得幅相误差的顽健估计。推导了参数估计的CRB(Cramer-Rao bound),分析了顽健算法的渐近性能以及Cheng方法在校正源方位有偏差时的渐近性能。理论分析和仿真实验均表明:在一定条件下,所提出的算法的渐近性能可达到CRB,并且优于Cheng方法的渐近性能(当校正源方位有偏差时)。     

一种新的阵元互耦有源校正算法

阵元间互耦会严重影响阵列的测向性能。文章基于子空间类测向方法,在远场情况下,提出了一种新的阵元互耦有源校正算法。文中的算法是以迭代的形式给出,其目标函数建立在信号子空间性质的基础上,并且适用于多个校正源同时存在的情况。计算机仿真验证了它的有效性,而且可推广至校正源方位估计存在偏差的情况。     

一种新的阵列天线幅相误差校正算法

根据子空间的基本原理,提出一种新的阵列天线幅相误差校正算法,该方法利用粗略已知的校正源方位角信息进行优化,使用迭代的方法逼近幅相误差的真实值.由于不需要其他的迭代初始值,从而保证该方法能收敛到最优解.计算机仿真实验证明了该方法的有效性.     

阵列误差条件下MIMO 雷达测向敏感性分析*

测向敏感性分析对高性能阵列雷达系统设计和参数校正具有重要意义。针对MIMO 雷达系统误差 的测向敏感性问题,基于MUSIC 算法的一阶泰勒展开,研究了由MIMO 雷达收、发阵元幅度、相位和位置误差引起的 实际阵列与理想阵列间存在的流型误差对测向性能的影响;三种误差条件下分别定义和推导了任意阵型配置下MIMO 雷达测向敏感因子、方位估计RMSE 以及成功分辨误差门限的表达式。仿真实验验证了理论推导和分析方法的 有效性,相关结论可为MIMO 雷达系统分析与设计提供参考。     

CDMA移动通信系统中基于RLS算法的天线阵列有源校正

基于递归最小二乘(RLS)自适应滤波理论,本文提出了一种天线阵列的幅度和相位不一致性的有源在线 校正方法。该方法具有快速稳健的收敛性能,不受天线阵列的几何形式限制,也适用于移动用户数大于阵元数的实际通信 环境中。计算机仿真证实了该方法的有效性。