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。     

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。     

基于多分辨率复合阵列的未知信源数波达方向估计

为解决信源数未知情况下的多分辨率复合阵列波达方向(DOA)估计问题,将未知信源数的相干信号DOA估计算法拓展到多分辨率复合阵列中。本文研究了基于子阵空间谱联合的DOA估计方法,首先构造各个子阵列的托普利兹矩阵,并进行未知信源数的相干信号DOA估计;然后利用多分辨率复合阵互质的特性,构建联合代价函数进行解模糊。针对全范围搜索计算量大的不足,文中提出了单个不模糊区搜索,反推全部模糊角度的改进方案。仿真结果验证了所提方法的有效性,相比于全空间搜索的MUSIC算法和Capon算法,该算法无需信源数先验信息,且在信噪比大于15 dB和快拍数大于300时,其DOA估计的均方根误差仅为传统方法的1/2。     

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。     

双矢量传感器近场源定位

针对近场源测向系统,提出了一种基于矢量传感器对的亏秩定位算法.该算法能实现信号角度、距离和极化参数的闭式估计,计算量低;无需对相位延迟项进行菲涅尔近似,而且没有忽略不同空间位置处传感器对于信号源观测视角的差异,进而降低信号源距离阵列接收系统较近时存在的误差,更适合甚近场条件下的定位.仿真结果表明该亏秩算法在低信噪比和短...     

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.     

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。     

圆阵相位干涉仪二维测向解模糊新方法

长短基线结合和模糊角度聚类是圆阵相位干涉仪测向中两种常用的解模糊方法。针对角度聚类解模糊方法存在的不足,在对模糊方向的方向矢量投影在阵列所在平面的分布规律进行分析的基础上,提出一种基于模糊方向矢量投影聚类的解模糊新方法。该方法不但有效地减小了聚类所需的计算复杂度,而且易于选择聚类门限。仿真实验表明,所提出的新方法具有很好的解模糊性能。     

多级嵌套L型阵列及其测向算法

针对基于偶数(2q)阶累积量的测向算法中测向性能提高有限的问题,提出了一种基于多级嵌套 L 型阵列的2维测向算法。首先利用阵列的多级嵌套结构和2q阶累积量,形成具有更多自由度的虚拟均匀面阵;然后使用2维平滑方法,恢复其2q阶累积量矩阵的秩; 采用2维MUSIC算法,进行方位角和俯仰角的估计。与常规的2q MUSIC 算法相比,所提算法不仅具有更好的测向精度,而且由于虚拟均匀阵包含更多的虚拟阵元,因此能够估计更多信源的方位角。另外,针对该L型阵列的最优配置问题,推导了各级子阵阵元数的最优和次优分配表达式。仿真结果表明这些结论的正确性。     

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.     

对相控阵雷达的旁瓣欺骗干扰

提出了对相控阵雷达实施旁瓣干扰的方法，用此种方法可产生方位欺骗或方位多目标干扰。详细讨论了方位欺骗干扰系统的参数设计问题，最后对干扰样式进行讨论。     

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。     

基于MIMO圆阵雷达的二维DOA估计新算法

基于对均匀圆阵导向矢量的分析,将四元均匀圆阵作为多输入多输出(MIMO)雷达的发射阵,通过构造相应的二阶统计量并对其进行联合对角化获得了目标方位角和俯仰角的闭式解,以实现存在角度兼并时目标的二维到达方向(DOA)的估计,并保持原DOA矩阵方法无需二维谱峰搜索和参数配对等优点。仿真结果证明算法正确、可行。     

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.     

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。     

相位干涉仪测向定位研究

对实施被动无源测向定位的主要手段之一的相位干涉仪进行了较详细和系统的研究，给出了一维、二维和三维相位干涉仪的基本关系式，分析了测向精度，并对解相位模糊问题进行了探讨。以星载相位干涉仪为重点，导出了对辐射源相对定位的方程，并对定位误差进行了较详细的分析，导出了主要的计算公式。     

多基线组合求解深空航天器载波相位模糊方法

针对深空航天器高精度定位需求,提出多基线组合求解载波相位模糊方法,获得比群时延更精确的相时延,极大地提高无线电干涉测量精度。首先建立多基线组合求解载波相位模糊的数学模型,推导该方法对长短基线组合的约束条件。然后利用美国甚长基线阵(VLBA)对本文方法进行仿真校验,结果表明航天器定位精度可以达到纳弧度量级。最后结合我国已有干涉测量网,分析在我国未来深空探测任务中采用多基线组合测量载波相时延的可行性,给出满足方法约束的站址选择建议,可为我国深空导航无线电干涉测量技术的发展和深空测控网的完善提供参考。