任意阵列双基地MIMO雷达的半实值MUSIC目标DOD和DOA联合估计

实值处理具有降低高自由度多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达角度估计大计算量的优势。但受制于阵列的共轭对称性,对于任意阵列结构的双基地MIMO雷达发射角(direction of departure,DOD)和接收角(direction of arrival,DOA)联合估计,若不做附加的预处理则无法实现实值操作,故将常规阵列实值处理的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)超分辨算法推广至任意阵列结构的双基地MIMO雷达。首先根据MIMO雷达的导向矢量共轭与镜像的对等性,提取接收信号协方差矩阵的实部,并对其进行特征分解得到"目标加倍"的信号子空间及其应对的噪声子空间;然后利用Kronecker积的特性对其进行降维处理,得到搜索区域减半的一维半实值域MUSIC谱,取出目标DOD真值与其镜像代入降维Capon算法来剔除虚拟峰值得到目标DOD估计真值;最后利用特征矢量得到模糊DOA估计值,采用方向余弦差最小范数方法得到目标DOA无模糊估计值。本文算法估计性能与一维搜索复数域MUSIC相当,计算量约降50%,且能够实现DOD和DOA的自动配对。仿真结果证明了该算法的有效性。

独立信号与相干信号并存的任意阵列测向方法

针对现有的基于压缩感知理论的测向方法,其阵元利用率较低且对信噪比要求较高,基于压缩感知理论,提出了一种信号子空间测量模型,并将其用于独立信号与相干信号同时存在的情况,实现了任意阵列测向,有效扩展了阵列孔径并提高了低信噪比时的估计性能.该方法首先对独立信号的入射角度进行估计并消除相干信号的干扰;然后利用斜轴投影技术获得只含相干信号信息的数据矩阵,进而估计出相干信号的波达方向.理论分析和实验仿真结果表明,所提方法具有计算简便、阵列利用率高以及低信噪比时估计性能好等优点.

基于任意阵列形式的LFM信号参数估计

基于任意阵列形式的LFM信号参数估计算法 ,利用分段解线调建立频域波束空间数据模型 ,通过Beamspace ESPRIT算法和线性调频波束形成器算法 (CBF)实现了调频斜率和初始频率的高精度估计。针对多信号交叉项的影响 ,提出了逐次滤波和迭代滤波的解决办法。算法对线性调频参数无模糊估计的条件进行了研究 ,并给出了欠采样条件下初始频率估计解模糊的方法。

空气中任意阵列声被动定向模型的误差分析

针对空气中基于时延的任意阵列被动定向问题,提出了一种基于最小二乘法的统一模型,并对影响该模型定向精度的几种因素进行了深入的分析。由于可以用于任意结构阵形,该统一模型能够方便地分析阵元位置误差引起的定向误差,能够避免实际系统由于更换阵形而带来的较大的软件变化;并且,当实际阵列与设计模型存在较大误差时,可以方便地改变模型参数使其与实际的阵列匹配。对影响定向误差的各种因素的分析和计算机仿真,为确定和提高被动声定向的精度提供了有价值的参考。

基于分布式任意阵列的宽带信源定位方法研究

为提高宽带信源的定位精度,在已知信源个数情况下,提出一种新的基于任意阵列的宽带信源定位方法。首先,针对宽带信号的非平稳特性,可将宽带信号利用短时傅里叶变换在频域表示,利用群延迟函数(Group Delay)实现宽带信号的高精度波达方向(DOA)估计;最后根据质心收缩算法和互功率谱相位法以收缩区域的方式进行信源定位。对提出的算法进行了仿真分析,仿真结果表明本文算法DOA估计精度较高,且误差较小,信源定位精度较高。相对于现有的定位方法,本文算法计算量小,精度更高,更具实用性。

一种适用于任意阵列的极化和二维DOA联合估计算法

提出了一种适用于任意阵列的极化和二维DOA联合估计算法。该算法基于信号空时二维结构特征,利用空域采样和时域采样构造时空矩阵,通过DOA矩阵方法进行极化和二维DOA参数估计,不需要二维谱峰搜索,计算量小。仿真实验证明了算法的有效性。

任意阵列方向图最佳化方法

提出了一种基于自适应建模技术的任意阵列方向图最佳化方法。可以对任意阵列的方向图进行最优化设计。可在最小化旁瓣级的同时对方向图的主波束进行约束。文中给出了对这种方法的理论分析和仿真研究结果。通过仿真研究的结果证明这种方法具有很强的适应性和稳定性,具有良好的应用前景。

任意阵列自适应波束形成零陷加宽技术研究

论文将基阵协方差矩阵扩展法和频散合成法运用到任意阵列,提出一种自适应波束形成零陷加宽技术。仿真计算表明,该技术可有效提高自适应方法的稳健性。在消声水池中对该技术进行了试验验证,试验数据分析证明了其在工程上运用的可行性。

一种适合任意阵列流型的相干信号波达方向估计算法

针对多径环境中相干信号波达方向（DOA）估计问题，提出了一种适合任意阵列流型的相干信号波达方向估计算法（DOA—CSAA）．先通过联合使用时域和空域相关函数估计出每个用户组的广义导向矢量，再估计出每个用户组内多条路径上的波达方向．由于DOA—CSAA算法所利用的信号的空域相关信息和时域相关信息均为信号的二阶统计量，因而运算量远小于基于四阶统计量的算法．此外，DOA—CSAA算法由于未使用子空间平滑算法，所以不受阵列流型限制，且阵列孔径没有降低，因此当使用M个阵元的任意阵列流型时，可估计出的DOA个数最多可达M（M—1）个．仿真实验表明，与经典子空间平滑算法相比，DOA—CSAA算法在均方根误差为10^-4～10^-3时可获得20dB左右的信噪比增益．

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。

基于变换域APSO的任意阵列宽带DOA估计算法

为了提高宽带信号来波方向(Direction-of-arrival,DOA)估计精度并降低计算复杂度,本文结合已知的发射信号波形,提出了一种基于变换域加速粒子群最优化(Accelerated Particle Swarm Optimization,APSO)的宽带DOA估计算法,该算法适用于任意阵列和低采样率情况。首先对阵列接收数据进行匹配滤波以及傅里叶变换处理,其次根据频域宽带阵列数据模型,利用确定性极大似然(Deterministic Maximum Likelihood,DML)准则构建宽带DOA估计的空间谱函数,然后采用变换域APSO算法对空间谱函数进行最大值搜索,搜索结果即为DOA估计值。该算法无需DOA预估计,不依赖空间谱函数的梯度信息,计算复杂度低。仿真实验表明,所提算法具有高估计精度和低计算复杂度,在信噪比为20 dB时,DOA估计均方根误差为0.02°。

任意阵列几种高分辨DOA估计算法的性能比较

许多优秀的高分辨算法只能用于均匀线列阵。在不规则阵列条件下,本文通过扇区内插法把实际阵列等效为虚拟的均匀线列阵,使高分辨阵处理算法能应用于任意阵列。以共形阵为例比较分析了改进的MFBLP、MFBLP、MUSIC、SSM和MSSM在少快拍时的方位估计性能,仿真结果表明这种等效虚拟的方法是可行的且改进的MFBLP在非相干与相干两种信号源情况下的估计性能都优于其它几种高分辨算法。因此,用等效虚拟的方法来实现改进的MFBLP对那些阵列不是均匀线列阵且实时性要求较高的阵处理是可行的。

适用于任意阵列的鲁棒波束形成算法研究

在入射的期望信号同时遭遇快速移动干扰信号和来波方向误差时,采用传统波束形成自适应算法的鲁棒性较差,难以得到理想列阵信号处理结果。基于此,提出采用CMT和SQP的融合算法,可以适用于任意阵列,通过重构采样协方差矩阵和优化导向矢量克服模型误差和抑制快速移动干扰,相较于其他算法不仅可以拓宽零陷,也能抵抗模型误差,拥有较好鲁棒性。

任意阵列二维测向的快速子空间算法

为了对空间辐射源进行精确定位,建立了基于任意阵列对多目标源进行二维DOA估计的数学模型。将MUSIC算法推广到三维空间阵列可以对辐射源进行二维高精度测向,但由于其需要估计接收数据的协方差矩阵和进行特征分解,因而其计算量较大。利用多级维纳滤波器的前向递推获得信号子空间和噪声子空间,不需要估计协方差矩阵和对其进行特征分解,从而降低了MUSIC算法的计算量。将文中的方法应用于任意阵列的二维DOA估计中进行计算机仿真和实际侧向系统性能验证,实验结果均表明该方法达到了MU-SIC算法的性能,但与常规MUSIC算法相比降低了计算量。

空间任意多元声阵列无源定位研究

针对平面多元声阵列在被动定位和实际应用中存在的问题,提出全空间任意多元阵列定位统一模型,并利用最小二乘法和迭代法求解目标位置参数,同时分析了影响该模型定位精度的几种主要因素。数值仿真和试验结果表明,该算法可实现较高精度的目标定位,且阵列布设简单。

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。

基于任意声矢量传感器阵列的角度和频率估计算法

提出了一种基于任意声矢量传感器阵列下联合角度和频率估计新方法。将矢量传感器阵输出的信号进行建模分析表明此信号具有平行因子四线性模型特征。利用四线性分解的唯一性条件,从分解得到的矩阵中联合估计出声源的参数。该算法首先应用平行因子四线性分解算法估计出频率矩阵和方位矩阵,然后根据频率矩阵和方位矩阵的结构特点及最小二乘方法进行声源参数的计算。该方法与传统算法相比,无需多维谱峰搜索及参数配对,并具有更高的估计精度,在工程上有一定的应用价值。计算机仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

任意平面阵列的干扰抑制

本文提出一种任意平面阵列抑制干扰的方法 .对任意平面阵列的接收信号进行多次正交变换 ,然后对变换后信号的自相关矩阵求平均值 ,所得矩阵应用最大信号与干扰加噪声功率比准则求得抑制干扰的权值 .计算机模拟实验表明 。

基于混合基线的任意平面阵列干涉仪测向方法

为了适应各种阵列构型,该文提出基于混合基线的任意平面阵列干涉仪测向方法。首先,基于无相位模糊的数学模型分析,推导了混合基线任意平面阵干涉仪测向方法。然后,针对相位模糊问题,提出了基于归一化改进方向函数的聚类方法,并给出了基线对的选取方法。最后,通过数值仿真在随机任意阵、均匀圆阵和半圆阵上验证了所提方法的有效性。该方法对所选基线对中两个基线的长度和斜率没有约束。仿真结果显示,借助灵活的基线对选择以及归一化改进方向函数的引入,混合基线算法的解模糊性能优于等长基线算法和立体基线算法。

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。