阵列内插的波束域ML米波雷达测高方法

针对多径环境下低仰角目标角度估计的最大似然(ML)算法运算量大的问题,提出了一种能有效降低运算复杂度的米波雷达测高方法—基于阵列内插的波束域ML算法。首先对大间距的均匀线阵进行等间隔内插,对波束域变换存在的角度模糊问题实现了解模糊;通过无模糊的波束域变换将阵元接收的数据合成为少数几个波束域的数据;利用波束域的ML算法估计目标的仰角并计算其高度。该算法在获得与传统的ML算法相当的测角和测高精度的同时,运算量仅为传统ML的25%。计算机仿真和某米波雷达实测数据的处理结果验证了该算法的有效性和可行性。

基于阵列内插的双基地互质MIMO雷达角度联合估计方法

针对互质阵列形成的差分共阵(DCA)存在空洞导致虚拟阵列不连续的问题,提出了一种基于阵列内插形成无孔互质阵的双基地多输入多输出雷达测向方法。首先,推导阵列内插的位置与形成的DCA填补空洞的位置,并推导出自由度闭合式;其次,分别在发射阵列和接收阵列将子阵列内插,形成连续的虚拟发射阵列和虚拟接收阵列;然后,利用选择矩阵使等效虚拟信号向量在虚拟发射阵列和虚拟接收阵列中平滑移动得到空间平滑矩阵;最后,利用空间平滑矩阵进行空间谱估计,并通过多重信号分类算法实现角度自动匹配。

基于内插阵列变换的非圆信号MUSIC算法

针对非圆信号的波达方向(DOA)估计问题,提出一种基于内插阵列变换的非圆信号MUSIC算法(VIA-NC-MUSIC算法)。利用真实阵列流型与虚拟阵列流型之间的变换矩阵,将真实协方差矩阵变换为虚拟协方差矩阵,再对虚拟协方差矩阵进行奇异值分解(SVD),利用信号子空间与噪声子空间的正交性,得出算法的空间谱函数。仿真实验表明:存在阵元位置误差的情况下,新算法通过对阵元位置校准数据进行内插阵列变换(VIA),取得与阵元位置校准的非圆信号MUSIC算法(NC-MUSIC算法)相当的估计性能,保持了高估计精度、阵列扩展能力等优点。

基于内插阵列变换的非圆信号MUSIC实值算法

提出一种基于内插阵列变换的非圆信号MUSIC实值算法(VIA-NC-MUSIC实值算法)。首先利用真实阵列流型与虚拟阵列流型之间的变换矩阵,将真实阵列输出转换为虚拟阵列输出,再根据信号源为实数的特点,分别求取虚拟阵列输出的实部和虚部,将其串联组合,扩展阵列输出的维数,进而得到一种多重信号分类(MUSIC)的波达方向(DOA)估计算法。还分析了VIA-NC-MU-SIC实值算法的计算复杂度,并与复运算的复杂度进行了比较,新算法的复杂度相对较低。仿真实验表明:存在阵元位置误差的情况下,新算法通过对阵元位置校准数据进行内插阵列变换(VIA),取得与阵元位置校准的非圆信号MUSIC算法(NC-MUSIC算法)相当的估计性能,保持了高估计精度、高分辨力,并且在二维阵元位置误差情况下,新算法的估计性能明显优于阵元位置未校准的NC-MUSIC算法。

一种基于内插阵列变换的变速SAR成像算法

在成像平台非匀速运动条件下,SAR数据在方位方向不再是均匀采样,原有的SAR成像算法的适用条件不再满足。本文试图从均匀采样数据重建的角度研究非均匀采样下的SAR模型,借鉴非均匀阵列DOA估计中的内插阵列变换思想,提出了重构虚拟均匀采样数据的算法思想。通过对构造方法需要满足条件的分析,本文推导了基于内插阵列变换的预处理算法。仿真实验表明本文方法能对非均匀采样SAR数据成较清晰的SAR图像。本文针对位置测量存在误差的情况作了性能分析,结果表明该算法在SAR实际测绘精度下仍然具有较好的适应性。

基于内插阵列变换的扩展传播算子实值算法

针对内插阵列变换(VIA)思想在非圆信号波达方向(DOA)估计算法中的应用问题,提出一种基于内插阵列变换的扩展传播算子实值算法——VIA-EPM实值算法。利用真实阵列流型与虚拟阵列流型之间的变换矩阵,将真实阵列输出转换为虚拟阵列输出,再根据信号源为实数的特点,分别求取虚拟阵列输出的实部和虚部,将其串联组合,扩展阵列输出的维数,通过对扩展阵列输出矩阵进行分块并得出扩展传播算子,进而得到一种传播算子(PM)类的DOA估计算法。仿真实验表明:存在阵元位置误差的情况下,VIA-EPM实值算法通过对阵元位置校准数据进行内插阵列变换,取得与阵元位置校准的扩展传播算子实值算法(EPM实值算法)相当的估计性能,保持了阵列扩展能力、高估计精度以及高分辨力;并且在二维阵元位置误差情况下,其估计性能明显优于阵元位置未校准的EPM实值算法。结合VIA-EPM实值算法的计算复杂度分析可以看出:它同时获得了内插阵列变换技术以及信号非圆特性的优势;与复运算相比,其复杂度也相对降低。

内插阵列变换扩展传播算子算法

扩展传播算子(EPM)算法是首先对数据进行扩展,再利用传播算子(PM)方法进行测向的一种算法,该算法充分利用了非圆信号的特点,分辨力和估计精度优于未充分利用非圆信号信息的经典高分辨算法。但是在实际信号测向中,由于阵元位置误差的存在,算法的估计性能会受到一定的影响。因此提出一种基于内插阵列变换的扩展传播算子(VIA-EPM)算法,该算法利用真实阵列流型与虚拟阵列流型之间的变换矩阵,将真实协方差矩阵变换为虚拟协方差矩阵,再对虚拟协方差矩阵进行分块并得出扩展传播算子,进而得出算法的空间谱函数。仿真实验表明:在存在阵元位置误差的情况下,新算法通过对阵元位置校准数据进行内插阵列变换(VIA),取得与阵元位置校准的EPM算法相当的估计性能,保持了阵列扩展能力以及高估计精度,在低信噪比情况下,基于扩展协方差矩阵的VIA-EPM算法的分辨力以及估计精度均要优于基于扩展数据矩阵的VIA-EPM算法。

用于宽带测向的广义阵列流行内插算法

文中把阵列流行内插宽带测向算法应用到均匀线阵上,并给出了求变换矩阵的另外两种方法。与通常的宽带信号子空间方法相比,提出的算法不需要对波达方向进行预估计,且具有对相干宽带信号进行测向的能力。理论分析和仿真实验证明了文中测向算法的有效性。

基于扩展ESPRIT的随机阵列高效DoA估计算法

获得随机阵列的高效、统计无偏波达方向(DoA)估计是超分辨率DoA估计领域的一大挑战。该文基于“利用旋转不变技术扩展估计信号参数法(AESPRIT)”提出了一种随机阵列DoA估计算法。该算法将AESPRIT改造成闭合环结构,并使用阵列内插技术(AIT)提供的角度粗估计作为初始相位补偿角,从而通过迭代快速获得精确的DoA估计。所提算法直接给出代数形式的估计结果,具有低的计算复杂度;同时由于不存在流形映射或者模式截断误差,估计结果具有统计无偏性。仿真结果验证了所提算法的有效性。

任意平面阵列的相关信号源高分辨测向处理技术

针对空间谱估计MUSIC方法对相关信号源测向性能下降甚至失效的情况,对于任意设置的平面天线阵列,介绍了一种基于空间平滑和阵列内插思想的用于解决相干信号的方法,并提出了一种信号源方位角选择过程。对该方法进行了理论分析和计算机模拟。模拟实验结果验证了这种方法的正确性和可行性。

任意阵列的相干源估计算法研究及仿真

相干信号源的测向是空间谱估计的一个难题。文中介绍了一种基于内插阵列技术的空间平滑算法,可在一定程度上解决任意阵列的相干源测向问题,并指出了这种方法需要注意的同题。通过理论分析和计算机模拟,证明了这种方法的可行性。

毫米波数字阵列雷达中多目标来波方向估计

传统的MUSIC算法只适用于波源数小于阵元数的正交信号,如果波源数超出阵元数则无法获得精确的测向结果。本文研究了内插阵列变换及空间平滑的改进的MUSIC算法。首先对传统的MUSIC算法中可测波源数与阵元数之间的关系进行了仿真,同时分析了基于内插阵列变换及空间平滑算法的DOA估计,并对此改进方法进行仿真。仿真结果表明改进后的算法在信号源数大于阵元数时,依然能较精确的测得来波方向。

非均匀线阵MIMO雷达的多目标定位方法

提出一种非均匀线阵多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达的多目标定位方法。该方法基于阵列内插技术,构造一个内插矩阵对非均匀线阵MIMO雷达进行处理,满足虚拟均匀线阵MI-MO雷达的特性,推导出虚拟均匀线阵MIMO雷达的信号子空间,最后利用旋转不变信号参数估计技术(estima-ting signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT)对目标方位角度进行估计。其优点是突破ES-PRIT算法对阵元配置的要求,且有效增加了阵元数目(实为虚拟阵元),提高了方位角分辨率。仿真结果表明,该算法增加了MIMO雷达探测目标数,角度估计精度接近克拉美罗界根。同时,所估计的二维方位角参数自动配对,不需要额外的配对运算,计算量小。

非均匀线阵多输入多输出雷达成像旁瓣抑方法

针对非均匀线阵多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达空间采样率低、成像旁瓣较高的问题,提出了一种基于阵列内插技术的非均匀线阵MIMO雷达成像旁瓣抑制方法.对匹配滤波后MIMO雷达形成的非均匀等效阵列进行虚拟内插处理,将其变换为均匀线阵,在此基础上,再采用反向投影(Back Pro-jection,BP)算法进行成像.理论分析和仿真结果表明:所提方法有效地降低了非均匀线阵MIMO雷达的旁瓣水平,提高了成像质量.

直接数据域的最小二乘法在抗干扰中的应用

对半圆环阵列综合采用奇异值分解和直接数据域的最小二乘法进行阵列天线自适应调零,应用于数据链系统进行抗干扰。通过奇异值分解的方法计算虚拟阵列的转换矩阵,提高了转换精度;由于直接对实时采集的快拍数据计算权值,适用于干扰快速变化的战争环境;计算机仿真结果中相同环境下该处理方法能在干扰处能够产生更深零陷,验证了其在复杂电磁环境下的有效性。

一种非均匀面阵单快拍自适应处理方法

提出一种基于虚拟阵列内插技术的非均匀面阵单快拍自适应处理方法。首先,通过虚拟阵列内插技术将非均匀面阵转化为均匀面阵,继而采用均匀面阵的单快拍方法对其进行自适应处理,从而突破了非均匀面阵单快拍处理瓶颈,实现了期望信号恢复和干扰置零。最后,通过仿真实验对方法进行性能验证。

测量雷达的实时测角新方法

现代的测量雷达通常要对目标进行实时跟踪,因此必须实时、准确地估计出目标方位。该文针对测量雷达的特殊情况,利用高分辨DOA估计理论,提出了一种新的实时测角方法。和传统的基于比相原理的FFT法相比,在计算量基本保持不变的情况下,新方法在低信噪比时具有好得多的估计效果。

圆弧形面阵自适应波束形成快速计算方法

针对圆弧形面阵估计水下目标二维波达方向的问题,提出一种降维处理的自适应波束形成方法。利用圆弧形面阵模型简化阵列内插矩阵的计算,通过垂直和水平两阶段波束加权,降低自适应波束形成维数,从而实现快速估计声源二维波达方向的目的。仿真结果表明,所提改进方法的计算量较传统二维最小方差无失真波束形成方法降低约一个数量级,且在低快拍条件下具有更明显的噪声抑制优势。湖上实验数据处理结果验证,在复杂水声环境下,所提方法具有较好的目标分辨性能。

任意平面阵对相关信号源的高分辨测向技术

由于空间谱估计 MUSIC 算法对相关信号源测向时会导致性能下降甚至失效,对于任意设置的平面天线阵列,文中介绍了一种基于空间平滑和阵列内插思想的入射角估计方法,可以较好的估计相干信号源的入射方向;并提出了一种多扇区情况下信号源方位角的估计方法。对该方法进行了理论分析和计算机模拟。模拟实验结果验证了这种方法的正确性和可行性。

一种对随机频率步进信号的散射中心提取方法

为提高雷达抗干扰能力,采用内插阵列变换的方法来对随机频率步进数据重构虚拟均匀步进频数据的协方差矩阵,再利用求根MUSIC算法获取目标的散射中心。平板的电磁散射数据验证了该方法对实际目标的有效性。通过蒙特卡罗仿真分析了在不同信噪比下提取散射中心的性能,结果表明该方法简单可靠,可用于任意步长变换的步进频信号,具有较强的适应能力。