基于GA-BP神经网络的大型客机气流角估计方法

为了解决硬件冗余难以克服的气流角传感器共因故障问题,进一步提高飞机气流角信号的可靠性,研究了基于GABP神经网络的气流角估计方法。通过BP神经网络融合姿态角、加速度、风速等参数来实现不依赖气流角传感器的气流角估计;引入遗传算法对神经网络权值和阈值进行全局优化,提高估计精度;对某大型客机的试飞数据预处理后用于模型的训练和测试。仿真结果表明,训练完成的GA-BP神经网络模型对气流角的估计值贴近实际值,稳定性和精度明显高于BP神经网络。上述方法给飞机增加一个余度的气流角信号,可用于传感器故障时为飞机提供可靠的气流角信号。

基于频率着色的稀疏贝叶斯宽带波达角估计方法

为了提升稀疏贝叶斯(Sparse Bayesian Learning,SBL)算法在干扰环境下对目标信号的检测能力,提出将频率着色技术(Frequency Coloring,FC)推广至SBL算法中。在SBL-FC算法中,首先将阵列接收信号通过傅里叶变换转换至各个子带,在各子带内利用SBL算法进行波达角估计,输出功率谱。不同于常规的SBL算法仅将各子带的功率谱进行简单地叠加,算法考虑干扰和目标频谱结构的差异性,对各子带进行不同的着色,使得干扰和目标轨迹在方位时间历程图上对应于不同的颜色,从而使得目标轨迹更易被提取。数值仿真和实验数据分析表明,利用目标和干扰频谱结构的差异性可有效提升SBL算法在干扰环境下对目标信号的检测能力。

基于RIS的二维波达角估计系统设计与实现

新兴的智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)技术作为6G潜在关键使能技术之一,通过大量的电磁单元智能调控无线信号的反射特性,有望实现对无线传播环境的主动增强与感知,其在角度感知估计方面的应用受到广泛关注。现有文献报道的RIS波达角估计硬件实现工作中,RIS往往采用固定列控或行控的编码方式,无法充分发挥其空间维度自由度,只能进行一维的波达角估计。在此背景下,本论文设计了一套灵活的智能超表面控制平台,实现对每个电磁单元的独立且高速的控制,充分发挥RIS硬件的空间自由度,并在此平台上实现基于RIS的二维波达角实时估计功能。首先,介绍基于RIS的波达角估计系统设计方案,通过对RIS进行高速空时编码调制,使反射信号的谐波分量与入射信号的波达角建立映射关系,在接收端利用反射信号各谐波的幅度和相位信息,对入射信号波达角进行实时估计。随后,基于所提方案设计系统的无线帧结构相关参数,构建基于RIS的二维波达角实时估计原型系统。最后,使用原型系统开展测量实验,在多个测量点位对波达角的方位角和俯仰角分量进行估计与数据记录,实测数据验证了所提方案的可行性。

基于时空编码数字超表面的雷达散射截面积缩减及波达角估计方法

传统的波达角(DOA)估计方法的实现通常基于相控阵天线系统,而其高昂的硬件成本限制该技术在不同领域的应用和推广,此外相控阵天线普遍不具备隐身性能,其在工作频段内雷达散射截面积(RCS)普遍较高。为解决上述问题,该文在时空编码(STC)理论的基础上提出了一种基于超表面同时实现RCS缩减和DOA估计的方法,并利用一款毫米波超表面对算法进行了验证。实验结果表明,该方法实现的波达角估计误差在1°以内,同时RCS缩减大于10 dB,为DOA估计和RCS缩减功能的集成提供了全新的思路,具有高性能、低成本等特点。

基于相位干涉仪阵列多组解模糊的波达角估计算法研究

该文针对利用相位干涉仪估计波达角过程中的相位模糊的问题,提出了一种利用多个相邻阵元之间的相位 差以及它们的间距比进行多组解模糊的方法,并且分析了这种方法得到正确波达角估计值的条件。仿真试验验证了 上述结论的正确性。

基于神经网络的高频地波雷达目标到达角估计

该文利用神经网络进行高频地波雷达目标到达角估计。论文分别采用RBFN和GRNN构造了基于函数逼近和模式编码的到达角估计网络,介绍了网络结构、数据仿真的过程和应用于高频地波雷达目标定向的实际效果。数据仿真和现场实验的分析结果表明基于模式编码的GRNN网络到达角估计方法鲁棒性较好,在低信噪比时能够给出正确估计。

基于Toeplitz矩阵的酉变换波达角估计算法

为提高Toeplitz矩阵重构算法的估计性能、降低计算量,提出了基于Toeplitz矩阵的酉变换DOA估计算法UHT-MUSIC。该算法在保持估计性能不变的前提下,先将Toeplitz型协方差矩阵变换为Hermition矩阵,然后利用酉变换将其转换为实数矩阵。在此基础上利用MUSIC算法进行DOA估计,其特征值分解及谱峰搜索的计算量降低到同条件下TOEP-MUSIC算法的1/4。同时该算法还有效降低了信源的相关系数,从而提高了算法的分辨性能。仿真实验验证了该算法的正确性。

基于相位干涉仪阵列二次相位差的波达角估计算法研究

本文针对利用相位干涉仪估计波达角过程中的相位模糊的问题 ,提出了一种利用相位干涉仪阵列的相位差之差 (二次相位差 )得到长基线干涉仪的无模糊相位差并进行波达角估计的方法 ,并且分析了这种方法得到正确波达角估计值的条件 .仿真试验验证了上述结论 .

基于循环平稳特性的源信号到达角估计方法

分析了SC SSF算法的不足 ,给出了统一的循环频域阵列信号模型 ,并推导得到了一般化的基于信号循环平稳特性的源信号到达角估计方法———GSC SSF算法 ,该算法克服了SC SSF算法的不足 ,具有更好的实用性 .仿真试验比较了两种方法的估计性能 。

基于均匀圆阵的扩展信号二维方向角估计

直接利用均匀圆阵的阵列流形,建立对点信号和小角度扩展信号都适用的数学模型。根据系统数据矩阵不存在扰动和存在扰动两种情况,分别采用最小二乘(LS)法和加权总体最小二乘(WTLS)法估计单个扩展信号的二维方向角,并分析了最小二乘估计算法的数值稳定性。此方法充分利用了均匀圆阵的良好性能,不仅对信号类型,而且对系统扰动都具有顽健性。计算机仿真证明了此方法的有效性。

基于STFT的相干宽带调频信号2-D到达角估计

宽带调频信号(FM)作为具有宽频带和时变方向向量的非平稳信号,其到达角的估计具有较大的难度。该文利用短时傅里叶变换(STFT)和宽带调频信号的时频聚焦性建立了新颖的空间时频分布方程,并利用矩形平面阵数据的分维结构和基于矩形平面子阵堆栈的奇异值分解法估计了相干宽带FM 信号的2-D 到达角。理论分析和仿真实验表明了算法的可行性。

存在幅相误差时谱峰快拍实现频率和到达角估计

针对多通道测频测向系统中存在的幅相误差,将频域谱峰3 dB内的数据取作快拍,提出对谱峰存在单/多信源时分别采用改进单次快拍模型和加权子空间投影实现到达角估计的方法.该方法无需协方差矩阵运算和频率到达角的配对操作,对独立或相干源均有效,且并行传输数据量压缩比为3 dB信号带宽与采样率之比,适用于工程实时性要求高的场合.等距线阵实测数据处理验证了该方法对相干源的有效性和对幅相误差的鲁棒性;平面阵仿真数据处理证明,存在幅相误差情况下,该方法比MUSIC法具有更高的分辨力,能够分辨出到达角小于1/2波束宽度以内的两信号.

基于协方差拟合旋转不变子空间信号参数估计算法的高分辨到达角估计

为进行高分辨到达角(DOA)估计的同时避免稀疏类算法的不足,提出了协方差拟合旋转不变子空间信号参数估计(ESPRIT)算法.首先将协方差拟合准则转换成半正定规划问题,利用凸优化进行求解,得到更接近理论值的信号协方差矩阵;然后对估计的信号协方差矩阵进行特征分解,利用信号子空间和噪声子空间特征值的差异估计信源个数;最后利用子空间旋转不变性反解出未知DOA.仿真实验从DOA估计精度、分辨率等方面验证了该算法的有效性,较传统ESPRIT算法具有更高的DOA估计分辨率并且受相干信源影响小;与稀疏类算法相比,不依赖先验信息以及避免了网格失配问题.

基于高分辨距离像的目标姿态角估计算法

目标的姿态角是目标运动状态的一个重要参数,在目标监控、目标跟踪、目标识别、导弹制导律设计等多个领域都有着很广泛的应用。不同于传统的利用图像传感器得到光学图像估计目标姿态角的方法,针对有翼导弹等弹体目标跟踪应用中的姿态角估计问题,利用高分辨雷达得到的距离像,给出了姿态角估计的流程,提出了基于距离像匹配及运动状态滤波辅助的估计算法,并针对一个导弹末端机动场景实现了姿态角的连续跟踪,验证了本文提出的姿态角估计算法的可行性。

基于最小方差谱估计的循环平稳信号到达角估计方法

文章提出了基于最小方差谱估计的多循环频率到达角估计方法.通过对指数函数进行Jacobi-Anger展开,将目标方向矩阵近似分解为两个独立矩阵相乘的形式,并构造相应的变换矩阵,将多个不同循环频率处阵列输出信号循环相关函数矩阵进行叠加,再利用最小方差谱估计方法实现对目标到达角的估计.新方法克服了已有基于信号循环平稳特性估计方法只利用信号单个循环频率信息的不足.仿真结果证实了新方法的有效性,同时也证实该方法确实具有较单循环频率SC-SSF方法和传统宽带聚焦方法更好的估计性能.

用均匀中心对称阵二维酉ESPRIT方法实现闭环形式二维角估计

本文提出了适用于一类均匀中心对称阵的二维西ESPRIT方法，它是一种闭环形式的高分辨算法，对信号源方位角和仰角估计实现自动配对在算法最后阶段构造一个矩阵，其第i个特征值的实部和虚部分别与第i个信号源相对X轴和Y轴的方向余波一一对应该算法除了初始变换和最后矩阵特征分解外，整个过程都采用高效的实值计算．并推广应用于DFT波束空间，可在较小的空间维数上处理，从而减小计算复杂性最后对算法做了一阶近似渐进性能分析．

利用空间时频分布实现宽带FM信号2-D到达角估计

提出一种新的宽带FM信号二维到达角估计方法。本算法将L型天线阵两个臂的空间时频分布矩阵分别进行相干信号子空间平滑处理 ,并用子空间方法实现方位和俯仰角估计。计算机仿真证实了算法的有效性。

单目图像中姿态角估计的坦克目标测距方法

为了克服经典成像测距对相机姿态和视差信息依赖的问题,以观瞄发控装置的电荷耦合器件获取的单目图像为研究对象,提出了基于姿态角估计的坦克目标测距方法.该方法首先利用多级尺度不变特征变换匹配算法实现目标姿态角的快速估计,获取与当前目标姿态偏差最小的模板;然后利用该模板和目标图像模拟立体视觉,建立不依赖于相机姿态和视差的单目测距模型.该模型在远距离测距和小角度偏差的前提下,将模板中的匹配特征点投影到等效平面世界坐标系中,建立被测坦克图像点及其空间点的映射关系,将测距问题转化为对相机外参量的标定,从而求解出相机中心到坦克中心的距离.采用200m到2 500m范围内的坦克验证测距方法的性能,对测量误差随距离的变化规律进行分析,并将其与不同射程时导弹末制导交班的最大容许误差进行对比.结果表明,该方法适用于观瞄发控装置获取的任意姿态图像,实现了野战条件下单兵反坦克武器系统的远距离、快速测距;测量结果中相对误差小于4.9%,绝对误差小于87.7m,满足导弹各个射程的最大容许误差的要求.

线性调频信号2-D到达角估计的虚拟阵元法

通过原始数据的共轭重排构造了虚拟阵列 ,利用实际阵列与虚拟阵列的互Wigner Ville分布建立了新的空间时频分布 ,并给出了基于子空间投影和L 阵列的线性调频信号 2 D到达角估计算法。

基于修正空时频分布矩阵的到达角估计

讨论了密集信号环境下,雷达侦察系统对信号到达角(DOA)的估计方法。首先对参考阵元的输出作时频分析,估计信号的频率参数,从而选择时频脊点构造方向矩阵;然后对各阵元输出求互Wigner Ville分布(XWVD)以构造修正空间时频分布(STFD)矩阵;最后用修正STFD矩阵代替传统MUSIC算法中的协方差矩阵即可求得信号的时频———MUSIC空间谱,从而得到信号的DOA。计算机仿真结果表明该算法可实现对常规雷达脉冲、线性调频信号等多种信号的DOA估计。