基于原子范数的非均匀阵列到达角估计

在雷达系统中,天线阵列至关重要。非均匀阵列能减少天线阵元使用,带来更高的自由度,但由于其阵元位置不规则排布在到达角(DOA)估计、空间频谱计算等方面存在难题,难以满足雷达目标跟踪、声源估计等场景中高精度和快速DOA估计的需求。针对该问题,文中在ℓ_(0)原子范数的基础上提出基于Circle混沌映射的并行无网格DOA估计算法。该算法通过并行处理目标函数的同时进行群体寻优,引入自适应策略进行模型精英学习和状态评估,随后增加变异算子实现全局最优解寻找,从而实现了非均匀阵列信号快速DOA估计。仿真验证表明,相对于常见DOA估计算法,该算法可以获得较小的均方根误差(RMSE),同时实现更精确的角度估计和更少的计算复杂度。

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。

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.

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。

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。

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。

基于对数极坐标映射的非均匀透镜阵列设计

提出了一种基于非均匀透镜阵列的对数极坐标传感器,通过建立数学模型,证明其具有非均匀采样与对数极坐标映射特性.通过仿真实验以及实例设计验证了模型的有效性,同时分析了非均匀透镜阵列的关键参量(盲孔半径r0,增长系数q,填充因子ηf)对系统性能的影响,结果表明:1)盲孔半径r0在每环透镜数量N相同的情况下,随着环数M的增加而减小;在M相同的情况下,随着N的增加而增大;2)填充因子ηf随N的增加而增加,当N≥40,ηf趋于极限值π/4,选取N=40,得到较为合理的环间增长系数q=1.106.所获得的实验结果为实现对数极坐标映射的非均匀透镜阵列设计奠定了理论基础,有利于实现一种新型对数极坐标图像传感器.

基于非均匀延时阵列的同时多波束干扰技术研究

为解决现有文献中波束形成方法普遍存在的算法效率低、效果差、难以形成同时多波束干扰,和某些方法不适用于非均匀阵列等缺点,提出了一种基于非均匀延时阵列的同时多波束干扰设计方法。首先,给出了L2范数准则条件下干扰多波束优化设计问题的数学描述,并将其解析形式转化为相应的二阶锥规划形式;其次,给出了一种非均匀延时阵列的设置规则,按照此规则对传统模型中均匀阵列的阵元间距和单位延时进行改进设置;再次,利用现有的原-对偶内点算法工具箱SeDuMi或CVX进行快速有效求解。最后,仿真结果表明,该方法不仅可以较好地解决相应约束条件下,不同频率、不同方向的多个雷达目标的同时多波束干扰优化设计问题,而且其设计结果整体优于均匀阵列下的设计结果。

非均匀圆阵列无模糊长基线干涉仪测向方法

为了解决有限口径下,尚需采用双/多模复合制导探测的问题,从干涉仪测向的基本原理出发,提出了一种高精度、无模糊非均匀圆阵列干涉仪测向天线系统设计方法,该方法基于参差基线解模糊的思想,布设单元天线。数学分析和仿真结果均表明该方法合理有效可行。

基于OO-TDPN的红外焦平面阵列非均匀性校正系统建模研究

实现红外焦平面阵列非均匀性自适应校正是高级红外探测系统追求的重要目标。随着校正系统算法的复杂度和规模的增加,设计难度也大大增加。采用"描述-综合"的OO-TDPN的系统级建模方法,对基于BP神经网络的红外焦平面阵列非均匀性校正系统自顶向下进行了有层次的建模。首先对抽象出的系统对象类进行描述;然后基于对象类的聚合建立系统的层次模型;最后采用Verilog语言来描述此模型,并在模拟环境中进行仿真。仿真结果证明了该模型的正确性和方法的可行性。

非均匀Halbach阵列涡电流分选机的磁辊模态

针对非均匀Halbach阵列涡电流分选机磁辊因涡电流电磁力振动的问题,采用有限元法计算磁辊外部磁感应强度,求解多种磁极角度下不同主磁极角度占比的磁辊外部磁感应强度幅值与频率,探求涡电流电磁力波径向分量与磁辊外部磁感应强度各次谐波之间的大小及频率关系,分析转速为800 r/min的涡电流分选机磁辊模态,获得磁辊前6阶固有频率及振型。结果表明:极结构非均匀时,磁辊外磁感应强度径向分量含有3次谐波,主磁极占比M增大或减小时,3次谐波幅值均会增加;磁辊设计为非均匀Halbach阵列时,主磁极占比M为0.4~0.6时,磁辊结构不易发生共振。

非均匀线阵的快速求根MUSIC方法

相对于均匀阵列,非均匀阵列在增大天线孔径、避免栅瓣方面具有明显优势。针对非均匀线阵DOA估计带来的高计算量问题,提出了一种快速的实多项式求根MUSIC方法。该方法利用小角度范围内的导向矢量可以利用低阶多项式很好近似的特性,将非均匀线阵DOA估计问题转化为多组低阶实多项式求根问题。由于低阶实多项式具有计算量小以及数值稳定性好等优点,而且多组多项式求根可以并行实现,该方法能够快速地实现非均匀线阵DOA估计,非常适合于工程应用。