基于改进粒子群的时差测向最优阵列布局

为了减小阵列布局对测向算法精度的影响，提升在特定场景下目标的测向精度，提出基于竞争策略和差分进化策略的粒子群优化（PSO-CDE）算法，并基于PSO-CDE实现时差测向阵列优化。首先，基于时差测向的原理，以位置约束和基线约束设计传感器阵列，以均方误差构建适应度评价函数；其次，提出PSO-CDE算法来提高粒子群性能和鲁棒性，并基于PSO-CDE算法对阵列布局进行策略优化；最后，通过仿真靶场环境，得到不同条件下的优化阵列布局。仿真结果表明：优化后的阵列较规则阵列具有更高的目标测向精度。同时，对比分析最优阵列中阵列基线、阵元数量和时延误差对测向精度的影响，为实际场景中阵列布局优化策略的选择提供相应的参考依据。     

运动单阵元被动合成阵列波达方向估计

 提出了一种运动单阵元被动合成阵列波达方向(DOA)估计算法。该算法基于被动合成阵列(PSA)的概念,结合空间谱估计的思想构建了运动单阵元被动合成阵列模型,通过多次不同速度合成阵列过程实现对信号DOA的无模糊估计。通过对单次匀速合成阵列过程进行分析得到,在假设信号频率已知条件下,合成阵列算法能够达到与同孔径实阵列多重信号分类（MUSIC）算法相当的DOA估计性能。仿真验证了被动合成阵列与同孔径实阵列的渐近等效性及算法的有效性。     

存在阵列模型误差情况下的宽带DOA估计

 针对工程应用中存在阵列模型误差的任意形状天线阵列的宽带波达方向（DOA）估计问题,提出一种基于信号分离的相关域宽带松弛（RELAX）算法。此算法利用具有记忆与遗忘特征的矩阵算子的投影机理对入射信号进行有效的分离,因此对一定范围内的阵列模型误差较之基于子空间理论的传统宽带测向算法具有较好的鲁棒性与良好的工程应用前景。分析并证明了此算法的信号分离机理及此算法对阵列模型误差稳健的原理。理论分析与仿真结果均表明存在阵列模型误差时此算法宽带DOA估计的有效性和稳健性。     

稳健的宽带信号接收波束形成方法

对于宽带信号接收波束形成,为了降低阵列中各传感器接收通道时延和相位不一致性对性能的影响,提出了一种稳健的宽带信号接收波束形成方法。首先根据接收波束指向对阵列中各传感器信号的空间时延差进行补偿,然后利用短时傅立叶变换对阵列中各传感器信号进行子频带划分,并对各子频带所有传感器信号的时延和相位进行调整并相干合成,最后将相干合成后的子频带信号综合为宽带时域波束。针对宽带线性调频信号的计算机仿真实验表明,相比于传统的波束形成方法,所提方法能够显著提高宽带信号的合成效率。     

在冲击噪声环境中基于子空间的测向算法研究

 首先分析了冲击噪声的性质以及它对传统的基于二阶或高阶统计量的子空间测向技术的影响, 然后提出了一种新的在冲击噪声环境中基于子空间的阵列测向算法。该算法利用TLS-ESPRIT 算法的基本思想, 通过对阵列输出信号的协变异系数矩阵进行奇异值分解来估计来波方位, 最后进行了计算机仿真试验, 验证了该算法的可行性和有效性。     

基于超短基线声传感器阵的高速目标轨迹估计

针对低空高速飞行目标跟踪问题，首先研究了某典型目标噪声信号的时频特性，发现其信号呈现宽带低频特征，难以从频域对目标轨迹进行估计。在此基础上，从各路接收信号的到达时延量入手，考虑到声基阵只能布设于有限空间内的制约，提出了一种基于超短基线阵时延估计的目标跟踪方法。该方法利用各个超短基线阵接收声强极值点分别估计目标运动轨迹垂线方向，计算多个垂线的叉乘向量实现对目标运动方向的估计，再利用多面交汇的方式获估计得到目标运动轨迹。分别对目标俯仰角、方位角及运动轨迹估计的理论误差进行了推导，根据理论估计误差，为能够实现对目标运动轨迹的估计，各个超短基线阵应尽量保证与目标运动轨迹不在同一平面上。根据仿真结果，在采用4个传感器基阵时，角度估计平均误差在4°以内，位置估计相对误差在5%左右。仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种联合估计的有源校正高精度测向算法

针对存在系统误差的阵列模型,提出了一种有源标校下的联合估计测向算法。该算法把误差矩阵估计转化为误差系数估计,并采用到达角精确已知的源信号进行标校,在此基础上使用最小二乘法联合估计幅相不一致误差系数和互耦误差系数,最后使用结合误差矩阵的MUSIC算法测量信号的到达角。仿真表明,该算法仅需要3个标校源,其精度相比于无阵列误差情况下降0.05°,具有较好的工程可实现性。     

一种稀疏阵列下的二维DOA估计方法

研究了稀疏阵列下二维波达方向（DOA）的估计问题,提出一种基于不动点迭代的空间谱估计（FPC-MUSIC）算法。首先建立基于矩阵填充的DOA估计信号模型,并验证该信号模型满足零空间性质（NSP）,其次通过不动点迭代算法将稀疏阵列信号恢复为完整信号,最后利用恢复信号估计二维DOA。该算法可在稀疏阵列下大幅度降低谱估计平均副瓣,在大幅度降低阵元数的同时具有较高的估计精度。计算机仿真表明：FPC-MUSIC算法可在稀疏阵列下准确估计二维DOA,验证了该算法的有效性和优越性。     

强噪声环境下声波信号时延估计方法的比较

声波信号时延的准确估计是实现强噪声环境下声学法高精度测温的关键。介绍了声学测温中基于互相关函数、人工神经网络和小波变换等几种典型的信号时延估计方法．对这3种时延估计方法的实现原理分别进行了论述，分析比较了它们的优缺点，相比于其他两种方法，小波变换技术更适合于强噪声环境下的声波信号的时延估计。     

一种针对恒模信号的运动单站直接定位算法

相比于常规的"测向+位置估计"两步定位模式,以Weiss等提出的目标直接位置确定(DPD)算法具有估计精度高、分辨能力强和无需数据关联等诸多优点。基于该类定位算法的基本理念,提出了一种利用单个运动天线阵列对恒模(即相位调制)信号的DPD算法。首先,依据最大似然(ML)准则以及恒模信号的恒包络特征,建立了相应的直接定位优化模型;接着,根据优化函数的代数特征提出了一种有效的多参量交替迭代算法,用以获得ML估计器的最优数值解;此外,推导了针对恒模信源的位置直接估计方差的克拉美罗界(CRB),从而为新算法的定位精度提供定量的理论下界。仿真实验表明:相比于已有的基于单个运动天线阵列的直接定位算法以及传统的两步定位算法,通过利用恒模信号的恒包络特征可以明显提高目标直接定位的估计精度。