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MH抽样逐次搜索的快速MUSIC算法

传统MUSIC测向算法直接用于二维DOA估计时,需要在参数空间中进行二维谱峰搜索,计算量很大。针对该问题,结合了马尔可夫蒙特卡罗(MCMC)方法与逐次搜索的方法,提出一种快速的MUSIC测向算法。该算法通过将MUSIC谱函数视为信号来向的概率密度函数,采用MCMC的Metropolis-Hastings抽样器对其进行采样,并利用消除空间相关性进行逐次搜索从而估计出各个信号的来向,能够在保持常规MUSIC算法性能的高分辨能力同时大大减少运算量。仿真结果表明了该算法的有效性。

基于辅助阵元的二维波达方向估计算法

针对任意平面阵列,提出了一种基于辅助阵元的二维波达方向估计算法。首先利用附加的一个辅助阵元及信号的空、时域信息,构造时空旋转矩阵实现对仰角的分离估计,再利用得到的仰角信息通过一维搜索获取方位角。与传统基于子空间的二维波达方向估计算法相比,该方法不需要进行二维谱峰搜索与参数配对,对阵元的幅相误差具有较强的鲁棒性,并具有较高的角度分辨力,对阵元的利用率高,且能够应用于任意结构的平面阵。最后,计算机仿真结果验证了算法的有效性。