基于任意结构阵列的二维波达方向与频率联合估计

针对任意结构传感器阵列二维波达方向、频率三维参数联合估计问题,给出了一种基于DOA矩阵法的有效解决方案。经由特征分解同时得到信号频率与阵列流形矩阵的估计,通过考察相邻阵元之间信号传播时延的关系构造矩阵方程,并由求解矩阵方程直接给出二维波达方向的闭式解。该算法参数估计性能优越,计算量小,仅需要阵列满足空域采样定理的基本要求即可,具有广泛的适用性与实际的应用价值。理论分析与仿真实验都证实了这一结论。

任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成新方法

提出了一种任意结构阵列宽带恒定束宽波束形成的新方法．该方法把任意结构阵列的响应向量表示成以Ｂｅｓｓｅｌ函数为核函数的级数之和，并将高阶项截断，然后把频带内各个频率点上的阵列响应向量转化到参考频率上，从而得到恒定束宽波束形成向量，使得各个频率上的波束和参考波束相同．同时，本文还给出了一种基于自适应处理的参考波束优化方法．结合均匀分布离散国阵所作的计算机仿真验证了本文所提方法的有效性．

任意结构平面阵列的测向技术研究

在实际环境中,由于受空间上的约束,测向天线阵的布设会受到一定的限制,阵列结构是否合理将直接影响测向的性能;针对实际应用环境对阵列结构的限定及空间二维测向的实际问题,建立了利用任意结构阵列进行二维测向的数学模型,研究了基于MUSIC算法的任意结构阵列的二维测向问题,分析了任意结构阵列的阵列结构对测向模糊性的影响,对矩形平面阵的阵元进行稀疏化可得到更好的测向性能,仿真结果证明了数学模型的有效性和算法的准确性。

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。

基于任意阵的最小方差无失真响应聚焦波束形成的被动定位方法

将最小方差无失真响应(MVDR)聚焦波束形成近场被动定位方法应用到平面任意结构阵列上,可以很好地解决线列阵由于阵长较长,在实际使用中存在布放困难、部分阵元失效影响定位性能等问题。本文首先分析了平面任意结构阵列的近场接收信号模型,推导出阵列流型,然后将MVDR聚焦波束形成技术应用到该模型中,得到了基于任意阵的MVDR聚焦波束形成近场被动定位方法。仿真验证了该方法的可行性和有效性。

任意阵及其方位估计方法浅析

在阵列设计和应用中,由于种种原因,阵元位置往往呈现非均匀分布,符合任意阵的特点。由任意阵的概念出发,分析了任意阵概念提出的背景,选取几种典型的可用于任意阵的方法,对其各自的优缺点进行了探讨。

流形分离在非均匀圆阵上的应用

流形分离技术(MST)将任意结构阵列的阵列流形矢量分解为采样矩阵(只与阵列结构有关)和范德蒙德结构矢量的乘积(只与来波有关),使只适用于均匀线列阵的DOA估计方法可用于任意结构阵列。建立了任意结构阵列模型,选取非均匀圆阵作为研究示例,将MST中采样矩阵的求取转化为最小二乘问题,而后利用root-MUSIC对范德蒙德结构进行DOA估计。仿真分析表明:通过MST,只适用于均匀线列阵的求根类高分辨算法可用于任意结构阵列。

非均匀圆阵的方位估计性能

流形分离技术(Manifold separation technique,MST)源自于波形域建模,它将任意结构阵列的流形矢量分解为采样矩阵(只与阵列结构有关)和范德蒙德结构矢量的乘积(只与来波有关),进而将只能适用于均匀线列阵的DOA估计方法推广到任意结构阵列。本文任意结构阵列形式选取非均匀圆阵,提出将MST中采样矩阵的求取转化为最小二乘问题,而后利用求根MUSIC(root-MUSIC)对范德蒙德结构进行DOA估计。仿真分析表明:通过MST,只适用于均匀线列阵的求根类高分辨算法可用于任意结构阵列。

近场波束形成的约束最小平方和法

文章研究了近场情况下的波束形成问题。对于任意结构阵列,提出了近场波束形成的一种约束最小平方和法,用近场信号模型来设计近场波束。该方法借助于优化工具箱,在对波束旁瓣施加约束的条件下,使波束主瓣的误差平方和最小。该方法在主瓣区域和旁瓣区域都能得到满足设计要求的波束性能,可以方便地控制期望响应,简单易行。基于32元均匀离散圆阵的仿真设计结果表明了文中方法的有效性。

采用约束最小平方和法实现近场波束形成(英文)

本文研究了近场情况下的波束形成问题。对于任意结构阵列,提出了实现近场波束形成的一种约束最小平方和法,由近场信号模型来设计近场波束。该方法在对波束旁瓣施加约束的条件下,使波束主瓣的误差平方和最小,可借助于优化工具箱实现。该方法在主瓣区域和旁瓣区域都能得到满足设计要求的波束性能,不仅可以方便地控制期望响应,而且简单易行。基于32元均匀离散圆阵的仿真设计结果表明了本文方法的有效性。

基于径向基神经网络的波束优化方法

针对不规则结构阵列的波束图容易出现旁瓣升高的问题,该文提出了一种基于径向基神经网络(RBFNN)的波束设计方法。该方法根据Olen波束形成中阵元位置和阵列加权向量之间的非线性关系,利用径向基神经网络输入和输出之间的非线性映射特性,以任意结构阵列的实际阵元位置为基准,构造带有误差的阵元位置样本集。之后利用Olen法计算阵列加权向量并进行波束形成,当波束图满足设计要求时,记录对应的位置和阵列加权向量作为径向基神经网络训练数据的输入样本和输出样本,并使用训练后的网络得到实际阵列的加权向量。最后,对直线阵、弧形阵、随机环形阵进行了波束优化设计,结果这几种阵形的波束都可以满足设计要求,证明了所提方法的有效性。

基于噪声子空间映射的二维波达角快速估计算法

为了降低二维MUSIC(Two Dimensional Multiple Signal Classification,2-D MUSIC)算法的计算量,提高算法的实时处理能力,基于噪声子空间映射思想提出了一种适用于任意平面阵列结构的二维波达角(Direction Of Arrival,DOA)快速估计算法.新算法利用空间角度划分及非线性变换将信号子空间与噪声子空间的正交性等价地压缩至某个角度分片内,使得真实DOA在该角度分片内产生虚拟镜像,通过搜索该角度分片得到虚拟DOA,最后利用数学式直接计算得到真实DOA.理论分析和实验结果表明新算法能够成倍地提高DOA估计的速度,同时具有比MUSIC算法更高的空间分辨率.

基于共形天线阵的免搜索来波方向估计算法研究

运算量大,受阵列拓扑结构限制是传统基于子空间分解的来波方向(DOA)估计算法的主要问题,这些问题大大限制了其在实际工程中的应用。针对共形天线阵的特殊性,结合实际的共形阵,研究了几种可以应用于任意阵列结构的免搜索DOA估计算法,并比较了这些算法在共形阵上的性能。理论分析和数值仿真表明:在一定条件下这些算法均可在共形阵上取得较优的估计性能。

基于半实值Capon的高效波达方向估计算法

子空间类超分辨波达方向(DOA)估计算法需预先估计信号个数,当信号个数估计错误时,其性能会严重下降。该文提出一种新颖的半实值Capon(SRV-Capon)DOA估计算法。该算法继承了Capon算法无需信号个数估计的优点并克服了现存实值算法仅适用于中心对称阵列(CSA)的缺点。相比于Capon算法,SRV-Capon仅利用阵列接收数据协方差矩阵的实部求逆构建空间谱函数,实现了谱值计算的半实值化并将谱搜索的范围压缩至原来的一半,从而至少降低约75%的计算量。理论分析和仿真实验证明了该算法的有效性。