基于多波位波束搜索的大型相控阵阵列信号处理技术

数字波束合成技术是通信对抗领域里一项至关重要的技术,通过在数字域对信号幅度和相位进行控制,可以形成多个独立可控的波束,形成波束指向精度高、灵活可变,且理论上不受波束形成数量的限制。本文针对大型相控阵需求,利用波束合成原理,并结合大规模阵列信号同步技术与相控阵幅相校准技术,实现一种可同时产生180个偏馈波束的多波位波束搜索系统。该系统可以利用波束群的实时扫描功能,实现大范围的波束搜索,更快定位目标角度。该系统已在工程上进行应用,并成功执行大型测控任务,取得圆满成功。

从阵元域到模态域阵列信号处理

阐述了模态域阵列信号处理技术。以球面阵为例,从阵元域信号处理基础出发,推导了对应的模态域阵列信号处理表达式,其中重点推导了模态域波束形成器与时域宽带波束形成器设计及其实现方法,设计实例验证了方法的有效性。结果表明模态域处理与经典的阵元域处理具有相似的形式,因此可以将比较成熟的阵元域算法推广到模态域。相比于阵元域处理,模态域处理对声场传播与信号处理的结合更紧密,模态域波束形成具有能将波束导向与波束图综合解耦处理,以及减少信号处理通道数等优点。但模态域阵列信号处理技术适用范围也有限,仅适用于能够将声场进行谐波分解的阵形,如球面阵和圆柱阵等。

基于阵列信号处理的变压器内局部放电源多目标定位方法

提出了一种运用阵列信号处理技术实现变压器内多个放电源同时定位的新方法,该方法在变压器内壁安装两个超声波传感器阵列,通过传感器阵列接收目标空间辐射的超声波信号,应用阵列信号处理技术中的空间谱估计理论分析阵列传感器所接收信号的特征信息(信号源数、传播方向),并完成放电源数的估计、放电源方向的估计和放电源距离的计算,进而实现局部放电的多目标定位。仿真结果表明,该方法具有良好的分辨力和估计精度,能有效估计出变压器内多个放电点的空间位置。

基于电磁波阵列信号处理和波达方向分析的变电站局部放电定位

局部放电(partial discharge,PD)检测是绝缘检测与诊断最有效的方法之一。基于L型天线阵列信号处理,及旋转不变技术(estimating signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT)求取信号波达方向(direction of arrival,DOA)的思想,提出了一种变电站局部放电定位方法,可以实现局部放电源的平面定位。该算法不需要计算信号的时延序列,故可以降低对采集系统采样率的要求,且其通过求解2个波达方向上的直线交点,即求解二元一次方程组,得到局部放电源的平面坐标,避免了求解非线性方程组。给出了算法的理论基础和实现步骤,并分别对电磁波仿真软件得到局部放电信号,及变电站现场实测的局部放电辐射电磁波信号进行分析处理。结果表明,利用该算法得到局部放电源位置的平面定位误差<30cm,满足变电站全站局部放电源的定位精度要求,验证了算法的准确性和可行性。

一种基于阵列信号处理的跳频信号盲检测方法

提出一种适用于多天线系统的跳频信号盲检测方法.先用该方法求出多路信号之间的互相关函数的功率谱密度之和,得到随时间改变的功率谱密度矩阵,然后通过对该矩阵的处理产生跳频信号的时频图,将跳频信号的各跳从时频图中分割出来并得到其各个hop的参数集.现场测试表明:该方法切实有效,大大提高了信噪比,改善了整体性能.

基于MVDR的阵列信号波束域预处理算法

针对基于常规波束形成(CBF)的波束域方法在波束覆盖区域外存在方位不定强干扰源时多目标方位估计(DOA)失效的问题,提出采用最小方差无畸变响应(MVDR)的波束域预处理算法。该算法根据阵列接收数据自适应调整阵元权值,在波束覆盖区域外干扰源方位形成零陷,从而减小干扰对波束输出结果的影响。分析表明靠近波束覆盖区域的强干扰源对波束转换增益的影响有限。该算法进一步提高了波束域处理方法的抗干扰能力,仿真结果验证了该算法的有效性。

一种基于阵列信号处理的短波侦察系统的设计及实现

本文研究并实现了一个集宽带搜索、宽带测向、跳频搜索、窄带测向、窄带分析等功能于一体的短波阵列信号侦察系统.该系统采用阵列天线和短波射频信号低通采样的软件无线电结构,结合先进的空间谱估计、波束形成、零点对准等阵列信号处理技术,使新的短波侦察接收机与传统接收机相比,大大改善了整体性能.现场试验表明,本文设计的阵列信号处理系统性能优良、信号处理算法有效.

用DFT技术对阵列信号进行处理

针对阵列信号处理中的波达方向和频率估计问题提出了新的方法．该方法利用ＤＦＴ技术，对波达方向和／或频率同时进行估计．两者之间的配对问题以对应关系自动解决．这样不但可以完全避免繁重的空间谱搜索，运算量少，充分利用成熟的ＤＦＴ技术．仅用两个传感器即可实现对任意数目的信号源进行估计，硬件要求更小．计算机模拟实验证实了该方法的有效性．

基于阵列信号处理的新型虚拟暗室测试方法

在复杂电磁环境中,如何对电子设备产生的电磁辐射进行准确测量一直是亟待解决的典型工程问题。提出了一种具有环境干扰抑制效果的外场辐射发射测试新方法,不同于传统的基于自适应噪声抵消方式的虚拟暗室测试方法,其采用空间谱估计和自适应宽带波束形成等阵列信号处理方式以实现对环境干扰的空域滤除。计算机仿真以及试验结果证明,所提方法在保证受试设备辐射特性无失真的情况下,能同时有效滤除被测信号中混迭的同频、宽带等不同体制的环境干扰,弥补了虚拟暗室测试技术的不足,提高了外场电磁辐射测量的速度和精度。

基于压缩感知的无线阵列及协同信号处理

传感器阵列信号处理是目标监测重要手段之一,传感器节点向后端数据融合中心发送原始信号不可避免地导致传输延时大、能耗高等问题.为实现低功耗、高精度、灵活部署的目标监测,提出了基于压缩采样的无线阵列.借助新兴的压缩感知理论,解决低功耗低速率无线通信难以满足阵列原始信号的实时传输的问题,并保证阵列测向性能;同时根据相邻节点信号的相关性,设计了基于模型先验知识的信号协同重构算法,以较低的运算负荷完成信号的重构.仿真表明基于压缩感知的无线阵列能实现有效的目标测向,同时在数据量严重受限时性能明显优于传统方法.最后,通过简易实验验证了该方法在低成本平台上的可行性.

相干累加与AR滤波相结合的舰船轴频电场信号处理方法

针对采用电场传感器阵列测量舰船电场的应用场景,为提升目标轴频电场的信噪比,提出一种相干累加结合自回归(autoregressive,AR)模型滤波的方法对阵列电场信号进行处理。对测量得到的阵列电场信号进行时延补偿后累加,同时对环境电场信号进行AR建模,并利用AR模型参数构造滤波器,以对累加后的信号实施滤波处理。为验证所提方法在低信噪比条件下的有效性,对实测阵列式电场信号进行处理,结果表明,所提方法能够在信噪比为-25.39 dB的条件下有效压制噪声频谱,保留轴频线谱,处理后信噪比提高约21.92 dB。

基于心音传感阵列ICA信号处理的冠心病诊断的研究

通过研究冠脉血流动力学和心脏心音产生的机理 ,首次提出了将独立分量分析 (ICA)方法应用于心音信号处理并达到自动检测冠心病的目的。在本系统中 ,信号采集系统采用了高灵敏度传感器列阵对正常人及冠心病患者胸部的多个部位进行检测 ,经预处理后的信号最后通过计算机进行数据采集。应用独立分量分析的方法将心脏舒张期的心音信号进行分离 ,并将各心音分量的统计特征参数作为输入参量输入到径向基函数网络 (RBF网络 )进行训练和识别。实验结果说明 。

基于阵列信号处理的认知无线电频谱空洞检测方法

探讨了一种基于阵列信号处理技术的干扰温度估算方法,以提高认知无线电频谱空洞检测精度。在该方法中,定义了考察区域内任意一点的干扰温度,通过估计干扰源的参数来计算干扰温度值,形成了考察区域内的干扰温度分布,进行频谱空洞可用性判决。理论分析和仿真结果表明,与MTM-SVD方法相比,该方法对考察区域干扰温度的估算具有较高的精细度,从而提高了频谱检测的精度。

数字阵列实时信号处理在船舶通信中的应用研究

近年来,数字阵列信号处理技术发展迅速,被广泛用于通信、雷达以及医学成像等方面。本文以船舶通信为应用背景,对数字阵列信号处理在船舶通信中的应用进行研究,给出一种舰载超短波相控天线阵列的通信方法。实验结果表明,本文给出的超短波相控阵天线能够有效抑制干扰信号,提高通信系统的辐射功率。

阵列信号处理在地震震源位置及震级估计中的应用

提出了对重点地区和地震频繁爆发地区进行地震震源位置估计的新思路,并运用阵列信号处理的理论对该思路进行了详尽的数学分析,建立了实际地壳的复杂非均匀传输介质模型,并将该模型转换为一种简单的均匀传输介质模型;之后给出了具体的算法和计算机仿真模拟结果。容易发现,运用该思路对特定地区进行地震速报,将可以摆脱地震监测中震源定位难的困扰。

基于波束域预处理的阵列盲信号分离方法

相控阵雷达采用多个阵元进行信号的接收处理,其多通道信号处理可以采用盲信号处理的方法进行目标源信号分离。由于阵元间距导致信号在阵元间产生相位延迟,在进行盲分离的时候一般只能采用卷积混合模型,盲分离过程是较为复杂的多通道反卷积问题。文中对阵列接收信号进行波束域预处理,通过确定的空间波束相位补偿,将阵元域的多时延混合信号变换为瞬时混合信号,从而采用简单的实数分离算法即可完成信号分离,分离信号可用于后置处理。所提方法简单有效,相比常规阵列信号处理方法,可直接适用于宽带信号。仿真实验验证了其有效性。

红外无创血糖检测与阵列信号处理

红外无创血糖检测是一种不需收集血样进行人体血糖浓度测量的新方法。它不仅可以减少患者的痛苦 ,还能进行连续测量。由于无创血糖检测技术市场利益巨大是各国研究的热点 ,且技术相互之间保密 ,可参考的数据不多。常用的技术是利用一束一定波长的红外光传过人体部分血管区域 ,从光谱中提取相应的血糖浓度信息 ,但在测量精度和稳定性方面存在着问题。为了克服红外无创血糖检测中存在的难题 ,使微弱的光谱信号变化能正确的体现人体血糖浓度 ,作者根据朗伯—比尔定律原理 ,分析了人体葡萄糖的吸收谱 ,设计了多波长红外血糖检测传感器阵列 ,采用MOE和MADALINE整合神经网络方法建立了传感器阵列信号处理模型 ,使红外无创血糖检测的精度和稳定性得到了改善 。

基于自适应滤波的宽带阵列信号处理技术

自适应滤波是近30年以来发展起来的一种滤波方法。它是在维纳滤波、Kalman滤波等线性滤波基础上发展起来的一种最佳滤波方法。由于它具有更强的适应性和更优的滤波性能,因此在实际工程中,尤其在信息处理技术中得到了广泛的应用。这里将自适应滤波技术应用于电子对抗领域,解决电子战多通道宽带接收机之间的幅度、相位不一致性问题,并实现了基于自适应滤波的宽带波束形成方法。

一种自适应阵列信号处理算法的高速实现

阐述了一种自适应抗干扰阵列信号处理系统的高速实现.算法采用基于QR分解的最小二乘算法,在系统的设计中采用了ARLA技术.ARLA技术通过引入并行机制把串行的自适应阵列信号处理算法转换成了并行的自适应阵列信号处理算法.ARLA技术的采用使基于QR分解的最小二乘算法具有优良的流水粒度.文章阐述了系统的硬件构架,该构架的宏单元可以由能够完成Givens旋转的CORDIC运算单元来充当,而且可以在不损失收敛速度的前提下达到很高的采样速率.

阵列信号处理实验平台设计

本文针对一维线阵和二维面阵的阵列信号处理算法研究,设计了一种发射阵列和接收阵列上下交错排布的二维稀疏超声相控阵列信号处理实验平台,并给出了实验平台的硬件总体功能设计、发射和接收电路设计及软件架构。相控阵声场特性仿真分析结果表明该实验平台具有较好的波束成形和波达方向估计效果。