极化敏感阵列的空间谱估计测向技术研究

传统的空间谱估计测向模型中没有考虑来波极化这一维度的信息,将其用于极化敏感阵列进行测向时会导致测向的灵敏度和精度下降。为此,对传统的空间谱估计测向模型进行了修正,加入对来波极化信息的考虑,提出一种极化敏感阵列的空间谱估计测向技术,并对该技术的可行性进行了研究。给出极化敏感阵列的空间谱估计测向模型,在此基础上,采用M USIC算法进行测向,并对影响测向精度的因素进行仿真。仿真结果表明,提出的极化敏感阵列空间谱估计测向技术可以实现极化敏感阵列的测向,所得结果对极化敏感阵列的测向问题具有重要意义。     

改进的宽带指向最小方差空间谱估计算法

宽带测向一直是阵列信号处理领域研究的难点。把指向最小方差宽带测向算法（STMV）应用到均匀线阵上，通过对阵列频域采样数据的空间协方差矩阵的估计和加权平均处理。给出了空间谱估计子的改进形式。与通常的信号子空间宽带测向算法相比。提出的算法不需要对波达方向进行预估计，因此避免了预估计误差对最终估计结果的影响。理论分析和仿真实验证明了测向算法的有效性。     

星载非均匀稀布阵高精度测向性能分析

基于微小卫星的侦察与无源定位技术是目前各国广泛研究的问题之一。为了克服有效载荷的限制，寻求适于星载的接收阵列形式，文中针对两种非均匀间距L型稀布阵，采用二维MUSIC算法分析了阵列对地面辐射源的测向性能，并与等间距及同孔径的均匀L阵进行了比较，利用Matlab编程，给出了仿真结果。理论分析和仿真结果表明，本文考虑的非均匀间距阵稀布L阵能够实现对地面辐射源的高精度测向，测向性能明显优于同孔径（等间距）阵。     

旋转对称分布的球面阵波束扫描的赋相研究

针对采用圆极化天线单元的共形球面阵天线,提出一种基于扫描角变化的相位补偿方法,通过在球面阵天线原有布局的基础上对天线单元进行相位补偿,解决某些角度主极化扫描波束无法形成的问题。仿真结果表明,方法可有效解决圆极化球面阵非同向极化现象造成的方向图恶化问题。     

一种新的宽带LFM信号波束形成方法研究

为了提高电子对抗无源侦察系统的测向、定位以及成像性能,针对宽带LFM信号提出一种基于延迟相乘去斜的波束形成方法。该方法巧妙地利用LFM信号频率调制样式的特点,通过时域延迟相乘预处理,将LFM信号的阵列输出数据转化为具有窄带阵列结构的相位延迟形式,最后利用窄带波束形成方法形成波束。新方法只适用于LFM信号,针对性很强,极大地减小了系统设计的复杂度。由计算机仿真实验分析可知,该方法较传统的方法有较好的稳健性,突破传统阵列间距的限制,提高了系统性能,在高分辨测向与成像领域中具有很好的应用前景。     

基于极化敏感阵列的高效DOA与极化参数联合估计算法

提出一种基于极化敏感阵列的二维波达方向(DOA)和极化参数联合估计算法.首先建立入射信号模型,然后利用重构的x轴、y轴、z轴阵列导向矢量之间的关系计算出入射信号的DOA和极化参数的无模糊粗估计值;同时根据重构阵列导向矢量内在的旋转不变结构估计出x轴和y轴空间相移因子,得到入射信号的高精度无模糊DOA估计.最后利用粗估计精估计相结合的方式进行解模糊,进而完成DOA估计.算法允许阵元间距大于入射信号的半波长,扩展了有效阵列孔径,提高了算法的测向精度.此外,算法避免了复杂的四维谱峰搜索,具有较低的运算复杂度.仿真实验结果验证了算法的有效性和良好的估计性能.     

一种有效的互耦阵列测向方法

由于阵列互耦效应破坏了阵列各阵元接收数据之间的相位关系,导致阵列测向效果显著恶化。为此,利用均匀线形阵列互耦矩阵的带状Toeplitz结构,通过在阵列两侧分别增加一个与原始阵列阵元一样的辅助阵元,很好地补偿了互耦效应对原始阵列接收数据的影响,得到了理想的阵列测向效果。仿真结果验证了方法的有效性。     

套筒天线组成的宽带干涉仪测向圆阵研究

为提高宽带干涉仪测向圆阵性能,首次提出了利用套筒天线代替常规加载宽带偶极子作为测向阵列单元.利用Fourier变换结合矩量法分析了套筒天线组成的测向圆阵的电磁特性,并利用HFSS软件对部分仿真结果进行了验证.在得出阵列电磁特性的基础上再运用基于空间距离的相关数据处理方法统计分析了测向圆阵性能.研究结果表明,相对于常规测向圆阵,由于套筒天线构成的测向圆阵增益高、消除了广义谐振现象,使测向圆阵的灵敏度、测向精度均得到较大提高.相应地模糊度减小、稳健性能增强.     

基于时频子空间的DOA估计

提出了一种基于时频子空间的到达角 (DOA)估计新方法。传统的子空间测向方法由于本身固有的原因 ,存在三个缺陷 :无法分辨到达角相近甚至重合的信号 ;信号个数必须小于阵元个数 ;对多个不同中心频率的窄带信号测角时 ,必须进行频域搜索。把时频分析用于阵列信号处理 ,利用信号的时频脊点构造空域时频分布矩阵 (STFD) ,以代替传统的阵列相关矩阵 ,同时可以确定信号的导向矢量。通过对STFD矩阵进行特征分解来估计出信号子空间和噪声子空间 ,从而估计出信号的到达角。克服了传统子空间测向方法的缺陷 ,提高了测向能力。最后对非平稳信号进行了仿真 ,证实了时频子空间测向的优越性。     

星载测向定位技术研究

针对卫星无源定位系统对辐射源高精度定位的要求,以及日益复杂的电磁环境下时频重叠信号测向定位的难题,提出了单星阵列信号处理测向的方法,并对干涉仪和阵列信号处理测向的性能进行了理论分析和仿真比较,结果显示阵列信号处理测向比相位干涉仪具有更高的精度,在存在模型误差的情况下,基于盲源分离的测向算法比经典子空间投影测向算法具有更高的分辨力。     

基于极化时频分布的改进DOA估计算法

针对雷达回波信号波达方向估计精度差和时频分析方法运算量大的问题,以极化敏感阵列为模型,结合时频分析方法,充分利用回波信号的空域、时频域和极化域信息,对雷达回波信号进行更准确的估计,并简化其计算量。分析基于空间极化时频分布的多重信号分类(MUSIC)和旋转不变子空间(ESPRIT)算法,并结合两者的优缺点提出了一种改进算法。改进算法用极化时频ESPRIT算法对来波信号确定大致的方位角,以每个方位角为中心确定一个小角度范围,在此范围内用MUSIC算法进行谱峰搜索,得到较准确的波达方向(DOA)估计值,在确保DOA估计精度的基础上节省大部分运算时间。仿真试验验证了该改进算法的有效性。     

运动目标的全极化一维成像方法研究

提出了一种新的运动目标全极化一维成像方法,该方法利用解线性调频处理的小场景回波成像特性,使用小于发射脉冲宽度的时间延迟来实现不同极化通道之间的隔离,既能克服瞬时极化测量体制受发射波形特性限制的缺点,又能抑制传统分时极化测量体制长时间间隔导致的目标极化特性去相关效应.建立了运动目标的回波模型,分析了各相位因子的性质,针对不同的相位因子特性提出了相应的补偿方法:首先利用目标互易性原理对不同极化通道之间的相位差进行补偿,然后根据最小熵值准则实现对时延一次项和高次项精确补偿.仿真结果表明本文方法的有效性.     

一种单基地MIMO雷达多目标DOA估计算法研究

基于有特殊阵列配置的单基地多输入多输出（MIMO）雷达,提出了一种用于多目标波迭方向（DOA）估计的虚拟阵列Toeplitz重构（VATR）算法。利用MIMO雷达发射信号的正交特性将阵列有效阵元数和孔径同时扩展,可估计更多的目标。研究表明：与发射分集平滑（TDS）和虚拟子阵平滑（VSS）算法相比,VATR算法有更强的阵元节省能力和更好的统计估计性能。仿真结果证明了VATR算法理论的正确性和有效性。     

任意极化波导缝隙天线

设计一种可以辐射任意线极化波的波导缝隙天线单元。在脊波导的基础上进行设计。结构紧凑、馈电方便。多个同种极化状态的缝隙单元组成线阵之后,如果将拥有一种任意线极化状态(如+45°线极化)的线阵和拥有另一种任意线极化状态(如-45°线极化)的线阵交错排列组成二维阵列,再借助适当的馈电网络,就可以实现任意极化,且两个任意线极化信号的频率可以相同也可以不同。     

阵元指向未知条件下的信号波达方向估计

提出了一种适用于阵元指向未知情形的极化敏感阵列信号波达方向(DOA)估计方法。该方法利用降秩准则将信号方向、极化和阵元指向信息进行解耦,通过唯角度参数搜索完成信号DOA估计,避免了复杂的多维寻优。讨论了新方法实现无模糊DOA估计的必要条件,并将其与利用错误指向信息的DOA估计方法进行了性能比较。结果表明:对于阵元指向未知或存在一定误差的场合,该算法的估计性能更优。     

基于虚拟基线变换和RBFNN的宽频段DOA估计

提出利用虚拟基线变换的方法解决了频率高端的相位模糊,克服由于相位模糊性造成的方向特征的多值模糊问题,从而简化了从方向特征到波达方向的映射关系。提取无模糊的方向特征,训练RBF神经,进行宽频段波达方向估计。理论分析和试验表明,该解模糊方法计算量小,能有效消除圆阵列的相位模糊,适用阵元数大于等于5的任意均匀圆阵列天线（6元除外）;利用解模糊后的特征建立的DOA估计模型结构简单,性能大大优于直接建模和相关干涉仪法,具有优越的性能和工程实用性。     

锥面共形阵列相干源DOA和极化参数的联合估计算法

针对共形阵列中的多参数联合估计问题,用交叉电偶极子对天线单元在锥面共形载体上构造极化敏感阵列并建立了快拍数据模型,在此基础上提出一种适用于相干源的多参数联合估计算法。该算法充分挖掘阵列中隐含的多个空域旋转不变结构,首先通过空间平滑预处理恢复子阵协方差矩阵的秩,实现信源的解相干,然后根据旋转不变子空间思想完成多个相干信源二维到达角和极化参数的联合估计。Monte Carlo仿真结果表明了算法的有效性。     

一种基于二次组阵的DOA估计方法

提出一种基于二次组阵的信号到达方向估计方法，在阵列中通过划分相互重叠的子阵对指定的空间区域进行空域滤波波束设计实现对空间信号的干扰抑制，提高期望信号的信干噪比。根据子阵间的位置关系对阵列进行二次组阵，用空间谱估计方法实现对各子阵输出期望信号的到达方向（DOA）估计。仿真结果表明：与常规谱估计方法相比，基于二次组阵的DO...     

未知噪声环境方位-俯仰-频率-时延等四维参数联合估计方法

提出一种基于空时扩展虚拟传感器阵列的未知噪声环境下方位、俯仰、多普勒频移和相对时延四维参数联合估计新算法。未知噪声背景下的UN-MUSIC、UN-CLE等算法不易于完成多参数联合估计任务,而UN-ESPRIT算法又需要信号具有空、时域子空间旋转不变特性,对阵列结构要求严格。文中通过对原始数据的时延补偿等处理,利用虚拟数据阵的时移旋转不变特性,经由构建空时扩展波达方向矩阵同时获得诸参数的联合估计。虚拟传感器阵列的理论孔径为物理阵列的数倍,具有在低信噪比、未知分布噪声环境下更强的适应能力;且算法对于物理阵列阵元分布无特殊要求,具有很好的理论和实用价值。理论分析以及计算机仿真都证明了算法的有效性。