机载前视阵雷达阵元误差稳健的空时插值补偿方法

空时插值方法通过对地面杂波空时导向矢量进行插值变换,能够有效地降低机载前视阵雷达地面杂波的距离依赖性,改善空时自适应处理器的杂波抑制性能。然而,当机载雷达接收通道存在阵元误差时,该方法对接收的数据处理失效。针对该问题,提出一种稳健的空时插值方法,该方法在杂波空时导向矢量周围选取约束导向矢量,然后进行插值变换,补偿地杂波距离依赖性。仿真结果表明,当机载雷达接收通道存在阵元误差时,该方法能够有效地降低接收的地杂波数据的距离依赖性,提高空时自适应处理器的杂波抑制性能。

基于子空间的阵元误差估计方法

基于知识辅助的样本挑选算法是一种模型化的算法,当存在阵元误差时,假定的杂波模型与实际接收数据不匹配,算法性能严重下降。为了解决这个问题,提出一种基于子空间的阵元误差估计方法。该方法首先利用雷达构型参数计算杂波的正交补空间,再对接收数据分解得到最大奇异值对应的左奇异向量,最后利用两者的正交性来估计阵元误差。仿真实验表明,该方法可以准确地估计阵元误差,提高知识辅助样本挑选算法的稳健性。

基于杂波数据Frobenius范数拟合的阵元误差估计方法

机载雷达的阵元误差会影响运动目标的参数估计与定位性能。为了解决这个问题,提出一种基于杂波数据Frobenius范数拟合的阵元误差估计方法。该方法首先利用杂波谱分布结构和雷达构型参数计算杂波空时导向矢量矩阵,接着利用截断的奇异值分解求解杂波幅度矢量并重构杂波数据,最后将实际的数据矩阵与重构的数据矩阵进行Frobenius范数拟合来估计阵元误差。数值仿真实验结果表明,该方法在低脉冲数目、低样本数目的情况下均具有较好的参数估计精度与稳健性。

灾难事故救援搜索中阵列阵元误差的校正方法研究

为更好地开展灾难事故救援,需要及时准确进行被困人员定位,目前使用的基于稀疏阵列的无源雷达在实际应用中不可避免地存在阵元误差,导致定位性能下降。本文提出一种阵列通道幅度/相位误差和位置误差的有源校正方法,该方法基于多个子阵列的近-远场联合校正模型,方便地获得阵列误差参数估计。该方法设置多个校正源,但无需精确已知校正源的位置信息,运算量小、不需要迭代和多维搜索。通过对3个子阵列构成的稀疏阵列进行仿真,结果表明提出的方法能很好地估计阵列通道幅度/相位误差和位置误差,且估计精度高,能有效抑制空间谱旁瓣电平升高,使稀疏阵列在校正前后的定位精度得到显著提高,有利于后续救援工作的开展。

一种可用于预白化类空时自适应处理中的阵元误差校正算法

在非均匀杂波环境中,预白化类空时自适应处理(STAP)具有较高的收敛速度,可显著提高雷达的杂波抑制性能。但在实际阵列接收系统中,阵元误差的存在会使预白化类STAP性能严重下降。针对此问题,提出了一种基于杂波回波的阵元误差校正算法。该算法首先将阵元误差表示为方位依赖的幅相误差;然后将空间各个方位的主瓣杂波作为校正源,利用其阵列输出协方差矩阵的Toeplitz结构会在阵元误差影响下发生改变的特性,估计相应方位的阵元幅相误差;最后利用估计的幅相误差校正先验协方差矩阵和假定目标的导向矢量。仿真结果表明:当阵列接收系统存在阵元误差时,阵元误差校正算法可明显改善预白化类STAP算法的杂波抑制性能。

基于辅助阵元的幅相误差和DOA同时估计算法

针对阵元幅相误差使波达方向(direction of arrival,DOA)估计精度下降的问题,提出了一种阵元幅相误差和DOA同时估计算法。该算法通过在阵列一侧设置少量已校正阵元,改变了误差矩阵的结构,并根据改变后的矩阵特征构造了变换矩阵,通过构造的变换矩阵和子空间算法,实现了对阵元幅相误差和DOA的同时估计。此外,该算法能够解决信源功率存在较大差异时误差估计不准的问题,实现了高精度的误差和角度的同时估计。计算机仿真结果证明了所提算法的正确性和有效性。

阵元位置误差下的嵌套阵列DOA估计方法

阵元位置误差会使阵列流型产生较大的偏差或扰动,导致基于嵌套阵列的波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法性能严重下降。针对上述问题,提出了一种基于阵列流型分离的最小原子范数(Array Manifold Separated Atomic Norm Minimization,AMS-ANM)DOA估计方法。建立阵元位置误差下嵌套阵列的虚拟域接收信号模型。利用AMS-ANM方法分离阵列流型中的位置信息和角度信息,通过求解原子范数最小化问题实现欠定条件下的高精度DOA估计。仿真结果表明,所提方法能够避免阵元位置误差对角度估计性能的影响,相比于L1-SVD和矩阵重构方法,在低信噪比和小快拍情况下可以有效提高嵌套阵列的DOA估计精度和空间分辨率。

基于压缩感知的阵元位置无源校准及DOA估计

文章针对阵元位置误差导致水听器阵列性能恶化的问题,提出一种适用于均匀线阵列的阵元位置无源校准方法。该方法综合远场阵列模型和宽带信号空间谱的特性,利用压缩感知技术,将阵元实际位置估计问题转化为稀疏信号的重建,建立了阵元位置误差模型,构建了相应的优化函数,并采用正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法解算阵元实际位置。计算机仿真验证表明,基于压缩感知的方法能有效改善阵元位置误差造成的空间谱估计失效问题,可为目标方位角(Direction of Arrival,DOA)估计提供有效的技术支撑。

一种基于协方差矩阵加权的阵元误差补偿STAP处理

机载多通道阵列雷达天线在工程实践中不可避免地存在各类阵元误差,所产生的通道失配问题会对空时二维自适应处理的性能造成大的影响。对存在阵元误差时的阵列信号模型进行了分析,提出了一种基于协方差矩阵加权(CMT)的阵元误差补偿空时自适应处理(STAP)方法,在工程应用中该加权矩阵可通过地面天线定标及校飞过程确定,通过对总干扰协方差矩阵估计的加权预处理,可将实际阵元误差对STAP性能的影响控制在测量误差的影响范围,最后通过仿真验证了算法的有效性。

改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法

基于信号子空间拟合算法的代价函数,提出了一种改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法,该算法采用分步迭代的方式,可在阵列存在幅相差和阵元位置误差的情况下,估计出信源的波达方向(DOA)、阵列幅相差和阵元位置误差。文中还给出了参数估计惟一性的必要条件。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。

阵列天线阵元位置误差、通道不一致性和互耦的校正

采用单个连续波校正源 ,通过旋转阵列天线在多个校正方位测得校正数据 ,通过求解可分离的非线性优化问题 ,得到了阵元位置参数和包含通道幅度相位参数与阵元间互耦参数校正矩阵的估计 .

阵元位置误差和通道不一致性的校正方法

针对等距线性阵列天线的阵元位置误差和通道幅度相位不一致性问题 ,提出了一种采用单校正源分时多方位的无相位延迟模糊校正方法 .该方法无须准确已知校正源入射角 ,对于通道幅度相位参数没有任何限制 ,对于噪声具有较强的坚韧性 ,而且在校正源频率有一定的估计误差时也可较准确地估计阵元位置参数 .文中对校正方位的配置问题进行了分析 ,提出了使测量误差较小的优化配置方案 .

声矢量阵阵元姿态误差自校正算法研究

在实际情况下,声矢量阵存在阵元姿态误差。为充分认知阵元姿态误差,分析阵元姿态误差对声矢量阵波束图的影响。针对有源校正算法受限于实际的工作环境,提出了一种声矢量阵阵元姿态误差自校正算法。该算法通过非线性迭代使目标函数最小化,从而实现阵元姿态误差参数和信源波达方向(DOA)的联合估计。大量计算机仿真结果表明,该自校正算法具有良好的参数估计及快速收敛性能。

阵元位置误差有源估计方法研究

阐述了对阵列天线阵元位置误差进行的研究,首先在天线阵列所在平面设置一个校正源,利用该校正源对阵元位置误差引起的阵列流形误差进行估计,然后将同一校正源放在不同方位角对阵列流形误差进行估计,最后经过矩阵运算估计出阵元位置误差.仿真证明此方法的有效性.

阵元位置误差自校正的累量域辅助阵元法

阵元位置误差会严重影响多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法的测向性能,为此给出了一种阵元位置误差自校正的累量域辅助阵元法。首先构造了一种最大非冗余四阶累积量矩阵,并基于该矩阵实现了信源方位和阵元位置误差的联合估计,其中信源方位的估计需要一维搜索,而阵元位置误差的估计需要求解一个线性最小二乘问题。在一定假设条件下,对新算法的参数估计一致性做了理论分析。仿真实验表明:新算法可以减少对辅助阵元个数的要求,并且减弱了高斯色噪声对算法参数估计性能的影响。

声矢量阵阵元位置及幅相误差有源校正算法

针对声矢量阵幅相误差及阵元位置误差校正问题,基于特征分解法,提出一种简单实用的有源校正算法。该方法需要合作信源的至少3个方位信息,根据声矢量阵的通道特征,利用特征分解法构造矩阵方程组,通过矩阵运算得到声矢量阵阵元位置和幅相误差参数,从而实现对声矢量阵的校正。大量计算机仿真表明该校正算法具有良好的声矢量阵阵列误差参数估计性能。

抑制校正源方位估计偏差的阵元位置误差鲁棒估计算法

针对校正源方位估计偏差会影响阵元位置误差校正精度这一问题,该文在假设校正源方位估计偏差的概率分布先验已知的条件下,根据信号子空间拟合理论和贝叶斯估计理论框架,提出一种能够抑制校正源方位估计偏差的阵元位置误差鲁棒估计算法.该算法以Newton迭代的形式给出,并不需要对校正源方位进行数值优化.理论分析和仿真实验均表明:在一定条件下,文中的新算法对校正源方位估计偏差具有较好的鲁棒性,并且其渐近性能可逼近相应的克拉美罗界.

基于六自由度定位的SAR阵元位置误差校正

为了能够消除采用阶跃调频连续波体制的地面合成孔径雷达(GB-SAR)由于偏离理想航线产生的误差,提出了一种基于六自由度电磁敏感度定位系统测量SAR精确航线的方法,对雷达自身的位置进行定位、校正。使系统定位距离误差小于1 cm,角度误差小于1,°但仍然对成像效果有一定影响。因此,对于由定位系统产生的阵元误差采用对信号导向矢量的绝对相位进行最小二乘线性拟合,进而估计出阵元位置误差的方法,并对其进行校正。仿真的成像结果表明,不需迭代运算即可完成对阵元位置误差的有效校正,具有较低的运算复杂度和较高的估计精度。

基于辅助阵元的阵元位置误差和信源方位联合估计算法

鉴于阵元位置误差会严重影响MUSIC算法的测向性能,基于W-F方法的思想给出了一种基于辅助阵元的阵元位置误差和信源方位联合估计算法。该算法可看作是W-F方法的一种变形,因为它仍以交替迭代的方式给出,其目标函数建立在信号子空间性质的基础上,并且可推广应用于任意阵列流型。同时本文推导了各个参数估计的克拉美罗下界(CRLB),仿真结果验证了本文算法的有效性。

一种新的阵元位置误差有源校正算法

阵列天线位置的不确定性会严重影响阵列天线的测向性能。文中基于子空间类测向方法,在远场情况下,提出了一种新的估计阵元位置误差的有源校正算法。该算法是以迭代的形式给出,其目标函数建立在信号子空间基本性质的基础上,适用于多个校正源同时存在的情况,并且可以应用于任意阵列形式。计算机仿真验证了文中的算法具有较快的收敛速度和较高的参数估计精度。