大间距均匀阵列抗模糊DOA估计实验研究

在波达方向(DOA)估计中,当接收天线阵列的单元间距大于入射信号载波的半波长时,会出现阵列流形模糊,这对分辨真实的信号DOA带来了挑战。该文基于子阵级大间距均匀双线极化阵列,提出通过随机改变每个子阵中某个单元的极化状态,使不同子阵对应的导向矢量相互独立,从而打破大间距均匀阵列下导向矢量间的线性关系,并抑制阵列流形模糊。仿真和实验结果表明,该方法可有效去除多重信号分类(MUSIC)算法空间谱中的伪峰,实现高精度DOA估计。

基于非均匀阵列天线的MUSIC算法性能分析

在非均匀线阵上应用MUSIC算法进行测向.阵列模型采用最小冗余阵列,排除了测向模糊的影响.本文通过仿真,分析了信噪比、快拍数、阵元数等因素对MUSIC算法的影响,同时表明,非均匀阵列的测向分辨率精度高于均匀阵列的分辨率精度.

非均匀阵列的相关测角方法研究

阵列测向技术是阵列信号处理的重要组成部分。文中结合阵列处理中非均匀阵列相关测角方法,推导了具有子阵方向图的非均匀阵列相关测角响应函数表达式;并在此基础上分析了全机/定向子阵非均匀阵列方向图和相关测角响应函数的关系,具有一定的理论参考价值;最后给出在某种布站布局下的仿真结果,与理论分析吻合。

基于非均匀阵列的特征波束发射分集方案

在发射端将特征波束形成与空时分集技术相结合,在保持分集阶数的同时可以获得阵列增益。通过对该混合系统误码率性能的分析,提出了基于非均匀阵的技术方案。它可以在弱相关信道中保持较高的阵列增益,在强相关环境下使分集支路的平衡度得到改善。仿真结果表明,在相关度不同的多种信道环境中,采用非均匀阵可获得比均匀阵更好的误码率性能。

基于改进的差分进化算法的非均匀阵列综合

针对标准差分进化算法早熟收敛和局部搜索能力差的缺陷,采用一种改进的差分进化算法综合非均匀线阵。该算法在计算过程中自适应调整缩放因子和交叉概率因子,以非均匀阵列天线的阵元间距为优化变量,实现了阵列的最大峰值旁瓣电平的有效控制。仿真结果表明:该改进算法可应用非均匀天线阵列的综合,并取得良好的优化结果,简单实用,快速方便,鲁棒性和稳定性好。

宽带非均匀阵列测向技术研究

宽带阵列测向系统的测向精度、测向分辨率和测向模糊等性能与阵列结构关系密切。文章首先介绍了宽带非均匀阵列设计方法和阵列测向算法，并给出了一个宽带非均匀阵列的测向仿真结果以及相应的理论分析，在宽带条件下采用非均匀布阵方式可实现信号的高精度测向。

基于RBF神经网络的非均匀阵列波达方向估计

通过构建RBF(径向基函数)神经网络测向模型对非均匀阵列的单信号源和多信号源进行来波方位估计。仿真实验表明,在非均匀阵列情况下基于RBF神经网络的DOA估计方法比常规的测向方法具有更高的估计精度和时效性。

排列间距对均匀阵列宽角扫描性能的影响

研究并验证了阵元间距对均匀阵列宽角扫描性能的影响。首先分析并讨论了均匀线阵和面阵阵因子在宽角扫描区域内的变化规律,研究表明:对于均匀线阵,阵因子对宽角扫描体现"过有利"特性,此时选取宽波束有源单元方向图单元组阵,便能完成宽角扫描;对于均匀面阵,阵因子对宽角扫描体现"欠有利"特性,此时,阵元间距的选取对面阵宽角扫描至关重要。据此,提出一款新型磁流元天线验证上述结论,该磁流元天线在xoz面具有138°的波束宽度,所组成的16元线阵和64元平面阵分别实现了75°和65°的扫描。文中的研究结果可为宽角扫描相控阵提供理论指导和设计便利。

基于矢量水听器的非均匀阵列APES波束形成算法

针对传统幅度与相位估计(Amplitude and phase estimation,APES)算法难以应用于非均匀阵列的问题,研究了基于矢量水听器的APES算法。利用矢量水听器能够同时共点测量声压和质点振速的特点,将矢量水听器的声压和解析振速通道作为两个子阵,两路子阵之间只存在一个相位差,且与阵元位置无关,使得APES算法能够应用于任意形状的阵列。推导和分析了矢量APES算法的阵增益及其稳健性。分析和仿真表明:该方法相比于传统APES算法,具有更高的阵增益,且能适用于非均匀阵列;相比于最小方差无失真响应(Minimum variance distortionless response,MVDR)算法,具有更好的稳健性,能解决相干问题及能够获得更准确的信号功率,并用实测数据验证了算法的有效性。

非均匀阵列赋形功率方向图综合方法研究

本文介绍了一种赋形功率方向图的非均匀(包括阵元间隔)线阵综合方法.该方法首先通过求解一个线性不等式约束下的最小均方误差优化问题,得到满足要求的功率方向图.然后使用求根方法对功率方向图对应的多项式进行分解,得到场方向图.最后使用前向后向矩阵束方法给出优化的激励幅度、相位和位置估计.文中对比了激励向量采用加权和不加权的最小均方解的性能,并讨论了阵列互耦对方向图综合性能的影响.阵列综合实验证明了给出方法的有效性和稳健性.

相位干涉仪中均匀阵列测向精度研究

对相位干涉仪体制中所使用的两种均匀阵列进行了研究，对阵列的测向算法进行了改进，并用matlab软件进行了计算机仿真，仿真结果表明在同等条件下，虽然平面阵的算法较复杂，但是测量误差更小，测向精度更高，具有更好的性能。

基于非均匀阵列的二维测向技术的实现

基于瞬时大带宽扫描,同时多个窄带辐射源二维测频、测向的需求,利用了非均匀L型天线阵列形式,并在该阵列形式的基础上,利用改进的遗传算法合理配置、优化天线阵元之间的距离。研究了基于频谱检测和空间谱估计结合的频域联合算法,该算法用于稳健的二维高精度测频、测向,同时设计了一套高精度二维测向设备,对上述技术进行了试验验证,测试结果达到预期效果。

维纳内插线性非均匀阵列的宽带DOA估计

本文研究线性非均匀阵列(NLA)的相干宽带DOA估计。内插阵列用于实现两组映射。第一组,NLA映射到具有相同阵列孔径的均匀线性阵列。第二组,每一频率的相关矩阵都被映射到相应的中心频率来进行相干DOA估计。使用维纳公式实现阵列内插,并使用最大似然方法对信号和噪声的功率进行估计。比较不同的方法并得出宽带处理相对于窄带处理的优点。维纳内插阵列对信噪比估计的精度较高,并且明显改善了窄带处理和宽带处理的DOA估计的性能。

基于空间三维非均匀SISO阵列雷达的介质目标快速成像算法

近年来,随着高精度定位系统的迅猛发展,基于手持式毫米波雷达的阵列成像技术在无损检测和医疗成像等涉及介质内部结构成像的领域中引起了广泛关注.与常见的二维(Two-Dimensional,2D)平面单发单收(SingleInput-Single-Output,SISO)阵列不同的是,基于手持式毫米波雷达的阵列,其阵元通常非均匀分布于三维(Three-Dimensional,3D)空间中,导致现有的基于平面SISO阵列的对介质目标内部结构进行快速成像重构的算法无法适用.为此,本文提出了一种适用于空间3D非均匀SISO阵列雷达的半空间介质目标快速成像算法.该算法将空间3D非均匀SISO阵列的每一个阵元扩展为一个的虚拟阵列,然后将所有虚拟阵列的回波数据变换至波数域后进行相干累加,最后通过3D逆傅里叶变换(Inverse Fourie Transform,IFT)实现快速成像.数值仿真和实验测量表明,与同样适用于该场景的改进后向投影(Improved Backward Projection,IBP)算法相比,在本文给定的成像参数条件下,所提算法可以在保证成像质量的同时,将成像时间缩短94%以上.

一种基于非均匀线性麦克风阵列的窄带声源定向方法及系统

提出了一种基于窄带信号相位时延估计的信号定位方法,通过非均匀线性阵列的布放,解决增大阵元孔径带来的相位卷绕问题,提高定位精度。提出了非均匀线性布阵方式情况下,修正卷绕量计算延时量的估计算法,并给出了非均匀阵列间距需要满足的条件。此方法提高了定位可用基阵孔径,与一般均匀间隔线性阵列相比,大大减少了同孔径下所需的阵元个数,从而降低了对后续信号处理设备的需求。构建了定位系统并进行实际测试。实验表明,所提方法有效地提高了在开放空间中对窄带声源的定位精度。

低成本接收阵列方向图测试系统与方法

采用传统的相控阵测试方法对数字阵列及数字波束合成进行测试,存在系统复杂、设备齐套周期长、问题难解耦等弊端。因此,对于数字阵列及相关算法,需要一种不依赖天线和物理环境,且能够以低成本和高效率,在系统开发中期完成相关性能评估和迭代的方法。给出一种基于阵列信号模拟技术的低成本接收阵列方向图测试系统,并提出了随机虚拟相移技术用于解决测试精度不足的问题。基于简要的理论分析、给出了测试平台构成和测试流程,并通过仿真和实测验证了方法的有效性。

基于均匀圆形阵列的OAM复用通信研究

轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)独特的模分复用(modular division multiplexing,MDM)无线通信作为超越第五代(5G)技术的新兴候选者引起了广泛关注。均匀圆形阵列(uniform circular array,UCA)为模拟涡旋波提供了实现平面紧凑解决方案的潜力。利用柱面坐标系下OAM-UCA因子对单环均匀圆形天线阵列进行研究,并对通信性能进行分析,结合软件无线电技术(software defined radio,SDR)建立OAM无线通信,经实验证明该系统可在真实的信道环境中实现视频信号的实时传输。同时将OAM与正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)联合通信实际应用提供可能,在未来通信领域具有潜在应用价值。

毫米波非均匀平面阵列无损检测三维成像算法

毫米波因其分辨力强、穿透性强、光子能量低的独特优势,在无损检测领域具有极大的潜力。针对毫米波无损检测应用,结合距离徙动算法和非均匀快速傅里叶变换的思想,提出一种适用于非均匀平面阵列的三维成像算法。该算法利用非均匀快速傅里叶变换在波数域重构信号频谱,克服了非均匀空间采样对传统基于傅里叶变换的成像算法的限制;该算法应用非均匀快速傅里叶变换省去了复杂的插值操作,提高了成像效率。为验证所提算法的有效性,将后向投影算法作为对比,分别进行仿真和实验。仿真和实验结果均表明所提算法能兼顾成像精度和速度,实现对介质目标的高效率成像。

基于修正均匀冗余阵列正反编码的稀疏阵列SAR下视三维成像处理

该文研究基于频分正交信号的机载交轨稀疏阵列SAR下视3维成像问题。为解决孔径综合方法带来的重复频率高、数据冗余量大和运动补偿等问题,提出一种基于修正均匀冗余阵列(Modified Uniformly Redundant Arrays,MURA)编码和干涉处理频域稀疏的3维成像方法,直接在距离频域稀疏采样条件下对目标场景进行下视3维成像。引入MURA编码对回波数据在阵列采样平面进行正反编码调制,分别获得两幅3维复图像,并通过干涉处理使信号3维频谱集中在低频段,利用频域低通滤波或压缩感知(Compressed Sensing,CS)实现目标场景3维成像。该方法具有回波数据利用率高和工作重复频率低的特点。仿真分析和试验数据验证了方法的有效性。

均匀圆阵列天线仿真系统设计

均匀圆阵列天线以其优越的系统性能在通信、雷达探测、导航制导等许多领域得到了广泛的应用。该文建立了均匀圆阵列天线的系统模型,在此模型基础上对天线的系统性能和各种误差的影响进行了仿真分析,并针对接收信号的不同类型选择了合适的算法,进而完成了波达角估计(DOA)和输出特性的仿真分析。文章中还介绍了用MATLAB实现均匀圆阵列天线(UCA)仿真系统的思路、方法及实现方案,并建立了对均匀圆阵列天线进行全面分析的模拟仿真平台,为实验室研究提供了方便的工具。