基于FPGA的相关干涉仪测向算法的设计与实现

为了适应日渐复杂的电磁对抗环境,有别于传统的处理器采用串行架构使用IQ数据进行测向算法运算,为了能更快速、更稳定的计算出相位差,提出一种优化后的相关干涉仪测向算法架构并在FPGA上实现设计。详细给出FPGA测向系统架构和运算流程,并结合实际采取一个稳定的、经济实惠的系统架构;为了满足后续实际应用需求,在Xilinx的xc7vx690tffg1927-2为逻辑控制单元的载板进行板级测试中,验证了FPGA进行相关干涉仪测向识别结果的稳定性和高效性,经过验证发现,相较于传统的FPGA相关干涉仪测向架构,经实验测试后实现了所提出的架构在LUT资源占用率上降低了39.5%,测向速度提高17%,可处理信号带宽80 MHz,跳速高达1200跳/s。

基于相位误差估计的干涉仪测向算法

针对多基线相位干涉仪系统在工程应用中因测量误差导致的解模糊错误,进而出现测向跳区问题,提出一种基于相位误差估计的干涉仪测向算法。算法在相位差测量值的基础上估计不同通道的相位误差范围,确定不同基线解理论相位差区间,进一步反推理论入射角的区间,根据不同基线的理论入射角区间的交集解算模糊,算法充分考虑不同通道误差差异,提升了干涉仪系统的鲁棒性。仿真结果表明:在测量误差未超过系统误差估计范围时,可以达到100%解模糊正确率;在单通道失效,即测量误差超过系统误差估计范围时,测向有效率和解模糊正确率高于传统算法。

基于信号子空间转换与快速子空间测向算法的局部放电超声阵列信号测向方法

提出一种基于信号子空间转换法(signal subspacetransform,SST)与快速子空间测向算法(fast subspaceestimation of DOA,FDOA)的局放超声阵列信号高精度测向新方法。首先利用SST算法对局放超声阵列信号进行聚焦处理,使得原始信号的宽频空域信息被最大限度地保留,从而实现宽带信号方位信息的累积。然后采用FDOA对聚焦后的窄带信号进行波达方向估计,FDOA无需特征分解,无需估计整个协方差矩阵,可提高运算速度,且具有更高的测向精度。在此基础之上,应用医学宽频超声信号和4 4超声阵列传感器模型,进行局放超声阵列信号测向仿真研究,仿真结果表明,测向误差小于2,验证了该方法的正确性。

基于矢量传感器的低空目标声测向算法及实验研究

将基于二维压差式矢量传感器的声压振速联合处理技术应用于低空目标无源测向的研究中,提出了一种新的无源声测向算法,该方法在小尺寸和低频条件下实现了对低空目标的精确测向。采用实测直升机辐射的噪声信号对算法进行了分析,研究了传感器尺寸、积分时间和信噪比对算法性能的影响。结果表明,矢量传感器尺寸为0.2 m,信噪比为0 dB时,测向误差小于2°,优于基于时延估计测向的方法。该研究为小基阵高精度的低空目标无源声测向提供了一种实现方法。

多信号数字测向算法研究

对双基线系统余数定理解模糊原理作了分析 ,提出了虚拟阵元概念 ,清晰地解释了基线长度之比为互质数之比的多基线系统的相位解模糊能力。本文提出了数字鉴相算法 ,对特殊调制信号通过相应的非线性变换 ,变成常规信号再进行鉴相 ,在较低信噪比条件下 ,仍有较高精度。对频域上分开的多个同时到达信号提出了相应的测向方法 ,仿真结果表明本方法是有效的。

基于时延分数阶相关函数时空处理的子空间测向算法

本文定义了一种时延分数阶相关函数和阵列输出信号的时延分数阶相关矩阵,在此基础上,提出了一种新的基于时延分数阶相关函数时空处理的了空间测向算法一时延分数阶相关MUSIC(TLFOC-MUSIC)算法。该算法在进行空域处理的同时,引入了时域处理,弥补了空域信息的不足,更充分地开发了空间信号中的有用信息,提高了算法的稳健性和测向的性能,对SαS噪声和干扰有较强的抑制作用。计算机仿真实验结果验证了该算法的有效性和稳健性。

基于比相法的天线阵测向算法

提出了一种基于比相法的5阵元天线阵列测向算法,并对该算法进行了误差仿真分析。仿真结果表明,该算法虽具有较高精度,但在特定的方位角范围内会引起较大误差。针对该缺点,采用了旋转参考阵元方法,使得该测向算法在全方位角范围内获得了均匀分布的误差估计值,其均方根误差小于0.1°。

五元均匀圆阵干涉仪加权测向算法及解相位模糊的条件

研究五元均匀圆阵一维、二维干涉仪测向算法。提出了一种多基线加权干涉仪测向算法，提高了干涉仪测向精度。提出了多基线对的比较法解相位模糊，讨论了该方法在噪声限制和阵列孔径限制下的解相位模糊条件。

一种适用于手持测向设备的测向算法及实现

本文提出一种改进的幅度比较式无线电测向体制及测向算法,给出了在某手持测向设备中的应用结果.该测向体制及算法可抵消掉由硬件电路、人体干扰及环境等因素对天线方向图造成的影响,具有测向速度快、抗干扰能力强等优点,可广泛应用于各种手持式测向设备.

一种快速子空间测向算法

考虑用户先验知识提出一种快速子空间测向算法,构造了方向约束的相关相减多级维纳滤波器(MCSA-MSWF)方法,此方法在降低特征分解的基础上进一步降低了谱峰搜索的运算量,且克服了单纯基于多级维纳滤波器测向算法期望信号不准确的问题。仿真表明,该算法在低信噪比、小快拍数情况下具有更好的估计性能。

基于酉聚焦的宽带信号测向算法

在基于子空间的宽带信号测向算法中,聚焦矩阵的选取是能否实现高精度、高分辨率测向的关键。本文给出了求聚焦矩阵的一种方法,聚焦前后阵列信噪比没有任何损失。仿真实验结果证明了算法的有效性。

定向天线圆形阵模糊测向算法

提出一种基于定向天线圆形阵的模糊测向算法 ,并对算法性能进行模拟分析 .

基于双环天线的比幅式测向算法及实现

无线电测向历史悠久，在民用和军用领域得到了广泛应用。该文通过对幅度比较式测向原理的分析，推导出基于正交双环形天线的改进型沃特森一瓦特测向算法，同时给出在MC3362上的硬件实现方法，最后由理论与实测结果的对比，进一步剖析算法特点及使用注意事项。该算法具有易实现，操作简单，搜索速度快等特点，适用于快速测向手持设备。

基于虚拟阵列的相干信号快速测向算法

基于均匀圆阵提出了一种快速的解相干方法,该算法对均匀圆形阵列(UCA)的输出信号进行模式激励,使其成为虚拟阵列,利用阵列结构的特点来重构一个特殊的协方差矩阵,再根据ESPRIT方法成功地估计出相干信号的来波方向。该方法不需采用空间平滑技术,也不需谱峰搜索,减少了运算量,最后计算机仿真验证了该方法的有效性。

基于对数周期天线圆形阵的测向算法

以对数周期天线圆形阵为基础 ,提出了一种比幅测向算法 ,并对算法性能进行了分析 .该算法可以获得较高的测向精度 。

一种联合估计的有源校正高精度测向算法

针对存在系统误差的阵列模型,提出了一种有源标校下的联合估计测向算法。该算法把误差矩阵估计转化为误差系数估计,并采用到达角精确已知的源信号进行标校,在此基础上使用最小二乘法联合估计幅相不一致误差系数和互耦误差系数,最后使用结合误差矩阵的MUSIC算法测量信号的到达角。仿真表明,该算法仅需要3个标校源,其精度相比于无阵列误差情况下降0.05°,具有较好的工程可实现性。

多级维纳滤波在子空间类测向算法中的应用

以MUSIC为代表的子空间类测向算法运算量很大。利用多级维纳滤波的正交分解特性,提出一种快速估计子空间的方法,避免了协方差矩阵的特征值分解,降低该算法的运算复杂度。采用多级维纳滤波的前向递推,将子空间的估计变成一系列的简单运算,提高处理速度。

用感知机学习算法改善MUSIC测向算法的分辨率

文中指出了通过计算机仿真了解到的影响MUSIC测向算法分辨率的一些因素 ,分析了造成MU SIC测向算法计算机仿真的分辨率较低的原因 ,并提出了一种用人工神经网络中的感知机学习算法改善MU

噪声辐射源测向算法

讨论了噪声辐射源的测向问题,提出了一种基于时延估计的宽带测向算法。该算法将时延估计转化成频率估计,克服了基线距离要小于信号半波长的限制。结合高分辨率谱估计的MUSIC算法,实现了多信号频率估计。基于噪声信号的特殊性,分析了一种信号个数估计方法。仿真试验表明,在一定条件下,该方法能实现多噪声辐射源的信号个数估计以及各信号波达角估计(DOA)。

改进的信号子空间变换宽带测向算法

利用矩阵特征值分解的性质,对信号子空间变换宽带测向算法中聚焦矩阵的计算方法进行改进,从而给出了一种简便的聚焦矩阵计算方法。把文章算法应用到均匀线阵上,仿真实验结果证明了算法的有效性。