一种多尺度稀疏极化敏感阵列及其DOA估计方法

针对单个电磁矢量传感器(SS-EMVS)的孔径受限和传统稀疏阵列无法提供目标极化信息的问题,结合分离式电磁矢量传感器和稀疏阵列,提出了一种由SS-EMVS组成的多尺度稀疏极化敏感阵列。该阵列的阵列单元为1个完整的分离式电磁矢量传感器,沿y轴分布,整个阵列按阵元间距分为2个均匀子阵,而且这2个阵元间距都可以大于入射信号的半波长,从而构造一个多尺度稀疏极化敏感阵列以得到目标波达方向(DOA)的高精度估计值。该阵列结合了SS-EMVS可降低阵元互耦和稀疏阵列可扩大阵列孔径的优点,提高了目标DOA估计精度的同时降低了阵元互耦,并且对噪声也具备较好的鲁棒性。而在算法上,首先利用矢量叉积算法得到目标方向余弦的低精度无模糊估计值;其次根据2个子阵的空域旋转不变性得到目标方向余弦的高精度模糊估计值,针对这些方向余弦的估计值提出了一种多尺度解模糊算法,可得到目标方向余弦的高精度无模糊估计值;最后经过运算得到目标的高精度DOA的估计结果。仿真结果证明了所提阵列和算法的有效性。该阵列可应用于某些空间受限的实际应用场合中,如安装在飞行器上的传感器阵列,从而发挥电磁矢量传感器的单天线多分量的特点,也可以与MIMO雷达进行结合,借助极化信息提高雷达系统的检测性能和目标二维DOA的估计精度。     

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...     

提高卫星导航性能的阵列参数估计算法

针对卫星导航信号参数估计性能严重影响导航定位精度,提出了一种利用电磁偶极子对提高信号波达方向和极化参数估计性能的方法。充分利用接收数据协方差矩阵,通过两次特征分解,由特征分解的特征值进行极化参数估计。利用小圆环子阵导向矢量得到波达方向的粗略而无模糊的估计,大圆环子阵导向矢量得到有模糊的估计,通过解模糊得到精确的无模糊的估计,从而大幅提高了到达角的估计精度。比较了单个圆环阵列和同心圆环阵列的参数估计性能,分析了参数估计精度对抗干扰性能的影响,仿真结果表明参数估计精度的提高有效改善了卫星导航抗干扰的性能。     

基于分数阶Fourier域滤波的单电磁传感器宽带Chirp信号二维DOA估计

提出一种基于单个电磁矢量传感器的宽带Chirp信号方位-仰角估计算法。对强度相差不大的信号,该算法利用分数阶Fourier变换分别估计不同信号的电磁矢量传感器导向矢量,并根据矢量叉积运算得到方位-仰角估计值。对强度相差较大的信号,该算法利用分数阶Fourier域滤波,采用逐次消去的方法分别估计电磁矢量传感器导向矢量,得到方位-仰角估计值。提出的算法不需要进行迭代搜索和二维DOA的配对,不受近场信号的球面波效应的影响,并且可估计具有相同或不同调频斜率的多个Chirp信号的二维DOA。计算机仿真试验证明了算法的有效性。     

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。     

自适应三维极化滤波

三维极化滤波能够更好地利用空域信息,在极化域-空域联合滤波,因此能够抑制二维正交极化滤波不能滤除的干扰,达到更好的滤波效果.实际应用中,信号通常是未知的或者变化的,要达到好的滤波效果,必须实时更新滤波参数.针对未知的或缓变的信号环境,提出了一种自适应三维极化滤波算法,利用历史杂波数据来估计杂波的极化信息,据此对天线进行调整,以对接收信号滤波.最后通过Matlab仿真验证了该算法的有效性.     

基于线性tripole阵列的相干信号角度和极化估计与跟踪

提出了一种利用均匀线性tripole阵列的计算简单的相干信号二维角度和极化参数的估计和跟踪算法。算法采用子阵平均进行去相关,采用只需线性计算的类ESPRIT算法实现内嵌在tripole子阵中的角度和极化参数的自动配对估计。对运动目标,可用LMS算法自适应地估计和跟踪其角度和极化参数。该算法可通过扩展阵列孔径提高参数估计的精度。计算机仿真验证了算法的有效性。     

空间相关噪声中电磁矢量阵二维DOA估计算法

针对空间相关噪声中二维DOA估计性能下降的问题,提出一种基于双子阵结构的电磁矢量阵DOA估计算法。算法假设其中一个子阵由普通标量传感器组成而另一个子阵由电磁矢量传感器组成,并且所有的传感器空间位置均为未知。算法分三个步骤实现。首先,定义一个互相关矩阵来消除空间相关噪声;然后,采用传播算子算法估计电磁矢量传感器导向矢量;最后,通过导向矢量中电场矢量和磁场矢量的叉积计算得到闭式且自动配对的方位-仰角估计值。提出的算法不仅具有良好的估计性能,而且由于无需进行特征值分解估计信号子空间或噪声子空间,无需二维谱峰搜索,因此具有较低的计算量。蒙特卡罗实验证明了算法的有效性。     

基于均匀圆阵相干信源DOA估计的改进MUSIC算法

提出了一种均匀圆阵(UCA)相干信号的到达角(DOA)估计方法.通过模式激励法和改进MUSIC算法,对均匀圆阵的输出信号作模式变换,使其阵列流形具类似均匀线阵形式,再重构Toeplitz矩阵使其秩与信号相关性无关,完成对相干信号的DOA估计.仿真结果表明:该法可行.     

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。     

现代巡航导弹突防中的雷达极化技术

现代巡航导弹普遍采用雷达导引头进行末制导,雷达导引头在保证现代巡航导弹打击精度方面发挥着重要作用.在复杂电磁干扰环境条件下,雷达导引头的抗干扰能力和战场适应能力,在很大程度上决定着现代巡航导弹的杀伤力和战斗力.提高雷达导引头的抗干扰能力成为各军事强国提高精导武器作战效能的主要发展方向之一.从现代巡航导弹适应复杂战场的电磁干扰环境入手,指出雷达极化技术是提高巡航导弹的电子突防能力的重要技术手段.     

射频信号极化模拟技术研究与实现

极化信息在雷达目标检测和识别中起到越来越重要的作用。射频信号极化模拟技术利用正交双极化宽带天线产生轴比可调、旋向可调、倾角可调的平面波,模拟雷达信号极化特性。极化模拟装置具有本地控制、远程控制、外场数据回放和自动化校准等功能,实现了线极化、圆极化和椭圆极化等高精度、大带宽极化状态的快速模拟,可满足工程应用要求。     

一种基于诱导脉冲的极化对消抗欺骗干扰方法

针对反舰导弹雷达受到敌方大功率有源欺骗信号干扰而不能有效探测目标的问题,提出了一种基于诱导脉冲的极化对消方法。首先采取Jones矢量对雷达及干扰信号的极化特性进行表征,接着建立一种基于诱导脉冲的雷达H、V双极化通道接收体制,时序上分为诱导和对消两个阶段;然后具体分析了极化对消器的算法原理;最后采取正负斜率线性调频对诱导脉冲的波形进行设计。仿真实验结果表明,算法可以有效抑制欺骗干扰,匹配滤波后干扰抑制比可达30dB左右。     

Rainbows, polarization, and the search for habitable planets

Current proposals for the characterization of extrasolar terrestrial planets rest primarily on the use of spectroscopic techniques. While spectroscopy is effective in detecting the gaseous components of a planet's atmosphere, it provides no way of detecting the presence of liquid water, the defining characteristic of a habitable planet. In this paper, I investigate the potential of an alternative technique for characterizing the atmosphere of a planet using polarization. By looking for a polarization peak at the "primary rainbow" scattering angle, it is possible to detect the presence of liquid droplets in a planet's atmosphere and constrain the nature of the liquid through its refractive index. Single scattering calculations are presented to show that a well-defined rainbow scattering peak is present over the full range of likely cloud droplet sizes and clearly distinguishes the presence of liquid droplets from solid particles such as ice or dust. Rainbow scattering has been used in the past to determine the nature of the cloud droplets in the Venus atmosphere and by the POLarization and Directionality of Earth Reflectances (POLDER) instrument to distinguish between liquid and ice clouds in the Earth atmosphere. While the presence of liquid water clouds does not guarantee the presence of water at the surface, this technique could complement spectroscopic techniques for characterizing the atmospheres of potential habitable planets. The disk-integrated rainbow peak for Earth is estimated to be at a degree of polarization of 12.7% or 15.5% for two different cloud cover scenarios. The observation of this rainbow peak is shown to be feasible with the proposed Terrestrial Planet Finder Coronograph mission in similar total integration times to those required for spectroscopic characterization.     

有源多假目标干扰的极化特征及其识别研究

研究了有源多假目标等欺骗性电子干扰的极化识别问题。首先分析了有源假目标干扰和雷达目标的极化特性,从理论上讨论了有源假目标干扰识别的可行性,并设计了有源假目标干扰的极化识别算法。最后,结合实测数据,计算机仿真实验验证了识别算法的可行性和有效性。     

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。     

基于矩形环加载的UHF频段宽带圆极化天线设计

提出了一种同时提高探针馈电单层圆极化微带天线的增益带宽、阻抗带宽及圆极化轴比带宽的方法，解决了传统单馈点单层微带天线阻抗及圆极化轴比带宽较窄的问题。基于环形贴片行波圆极化辐射原理，通过在辐射贴片上方加载一方环形金属贴片，该贴片内外环与辐射贴片边缘等距设计，可调参数少，增加了天线阻抗及轴比宽带，提高了天线增益，同时实现低剖面应用。基于此方法，设计了一款应用于某型号的UHF频段宽带圆极化天线，并加工实物。实测结果表明：该天线电压驻波比（VSWR）＜2的带宽达到17.2 % (370 MHz ~ 440 MHz)，轴比（AR）小于3 dB的带宽达到8.4 % (395 MHz ~ 430 MHz)，天线带宽内主辐射增益约7 dB左右。设计方法对提高单馈圆极化微带天线的轻小型化、宽带技术水平具有重大意义，应用前景广阔。     

宽带LFM信号同时极化测量性能研究

针对雷达动目标的全极化高分辨信息的获取问题,建立宽带极化雷达的信号模型,分析对应的匹配滤波处理算法.对时/频域加窗的效果进行比较,提出了实用的窗函数选择方法.分析正负线性调频信号对高速运动目标的同时极化测量性能,提出对高速运动目标的极化--一维距离像联合识别方法.仿真结果证明了所此方法的有效性.