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。     

基于径向对称二元阵的非同向阵列测向方法

非同向阵列是指阵元指向互不相同的阵列,其在辐射源测向方面具有独特的优势,已广泛应用于电子侦察。由于多径传输、电离层折射等传播因素的影响,电子侦察面临着更多的（椭）圆极化信号,现有的非同向阵列测向方法对（椭）圆极化信号存在固有的测向偏差。研究了电磁波及天线极化对非同向阵列测向的影响机理,提出了一种基于径向对称二元阵的非同向阵列测向方法,能够测量任意极化信号的到达方向,对于非同向阵列技术的发展具有重要的意义。仿真结果对文中所提出的算法进行了验证。     

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。     

面向低轨卫星的双圆极化宽带宽角扫描阵列研究

随着卫星通信技术的日益成熟,相控阵天线被广泛应用于低轨卫星系统,提出了一种面向低轨卫星通信的新型双圆极化宽带宽角扫描阵列天线。阵列天线单元采用一种金属栅格加载的对称阵子,其工作宽带为17GHz~21GHz,相对带宽超过21%,同时金属栅格加载方法可有效展宽对称阵子波束宽度,从而在工作频段内使E面和H面波束宽度均超过140°。通过上述宽带宽波束对称阵子作为阵列天线单元,形成8×8的64单元阵面。然后,阵列天线单元经过旋转组阵,实现了双圆极化特性。由于天线单元具有宽带、宽波束性能,有效拓展了阵列波束扫描角度,即在不同旋向下,均能实现二维±60°的波束扫描。阵列在低频17GHz工作时,法向波束增益为18.2dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降2.8dB,轴比小于2dB。在高频21GHz时,法向增益为19.6dB,当扫描离轴角为60°时,增益下降3.7dB,轴比小于3dB,具备良好的宽带宽角覆盖性能,从而在低轨卫星通信中具有广阔的应用前景。     

星载稀布L阵对地面辐射源的高精度测向研究

在均匀分布和非均匀分布两种情况下,采用二维MUSIC算法研究了星载稀布L阵列的地面辐射源测向精度。对地面辐射源方位估计、小角度辐射源分辨率,以及测向精度的分析和仿真结果表明,星载L型阵列能实现对地面辐射源的高精度二维测向。在相同条件下,非均匀阵的测向性能明显优于均匀阵。     

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。     

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。     

馈源杯圆度误差对螺旋天线电性能的影响分析

馈源阵作为星载天线的核心部件，其馈源辐射杯圆度误差显著影响天线的馈电性能，因此，探究馈源单元电性能与圆度误差的关联性极为重要。以某卫星天线馈源阵三维单馈源为例，基于几何绕射理论，将圆度误差引入方向图函数，建立了电磁耦合模型；基于FEKO电磁软件，分析了圆度误差对馈源单体最大增益、波束宽度等主要馈电性能指标的影响规律。研究结果表明，频率越大，增益与波束宽度对圆度误差越敏感。当馈源杯直径存在尺寸误差时，圆度误差导致的电性能变化与尺寸误差之间为振荡关系。文章研究工作可为探求天线制造误差与电性能的关联性提供一定的借鉴与指引。     

利用互耦合校准相控阵天线

在相控阵天线的制造过程中一般要对其阵列实施一次校准，并且校准需要大的近场或远场天线距离。技术服务公司（TSC）利用阵元间的互耦合特性，对仅用现有的阵列元作为（信号）源就可以精确地校准现代阵列的技术进行了验证。因此用机上自动化程序可以对阵列实施校准和再校准，无须在维护时取出天线。本文讨论了利用互耦合校准的理论，并给出了利用互耦合技术调谐现代808阵元试制天线的成功结果。     

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。     

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。     

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。     

干涉仪测向的时差分析理论及应用

在干涉仪传统测向理论基础上,分析了极限条件下双站时差测量与单基线干涉仪测向在数学模型上的等价性。利用调制信号的频域相位提取时差而得到来波方向信息,阐述干涉仪测向的时差分析理论,并通过仿真分析验证该理论的有效性,从而为干涉仪测向更加广泛的应用提供了新的思路。     

一种宽带测向接收机高频前端设计

介绍了一种0．2-20GHz干涉仪测向接收机微波前端研制思路。分析了测向天线阵设计布局和宽频段微波通道超外差实现方案,中频采用宽带和窄带两种带宽切换,并针对窄带通道易受测频误差和频综分辨率偏差影响,采用两级搜索方式消除误差以准确侦收辐射源信号。理论分析和工程试验结果表明该接收机具有灵敏度高、截获概率大、测向精度高、体积小等优点。     

圆阵干涉仪测向研究

在圆阵干涉仪信号模型基础上,主要针对其解模糊的问题,提出了一种不用设置门限的聚类解模糊方法。理论分析和仿真验证了该方法具有更好的稳健性与实时性,并具有较好的实用性,为解决圆阵干涉仪测向提供了一种新的思路。     

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。     

小天体软着陆自主光学导航与制导方法研究

针对小天体软着陆任务自主性、实时性的需求,对软着陆小天体自主导航与制导问题 进行了研究。提出了一种利用激光测距仪和光学导航相机跟踪目标着陆点的自主导航方案, 利用测距矢量以及目标点之间的几何关系,确定着陆平面法向方向和目标点位置。分析期望 的探测器下降轨迹特点,给出了一种基于制导变量的脉冲控制制导律,通过对目标点视线与 着陆平面法向矢量之间夹角的控制,将软着陆小天体控制分解为切向控制与法向控制两部分 。最后,通过数学仿真对自主导航制导系统的性能进行了验证,结果表明该方法能够满足垂 直软着陆的任务需要,实现高精度软着陆。     

幅相联合技术下导引装置测向性能仿真分析

在介绍了国外反辐射无人机导引装置幅相联合测向技术的基础上,分别就干涉仪、比幅法测向条件下导引装置测向性能进行了仿真分析。结果表明,导引装置采用干涉仪测向时精度较比幅法测向的精度高,但存在测向模糊;比幅法测向精度不高,但可以解除干涉仪测向产生的模糊。最后,分析给出了测角范围与目标雷达频率、测角误差与测量到达角的关系,得出了导引装置采用幅相联合测向的优势。     

基于圆形超声阵列传感器的在轨泄漏定位方法

随着空间碎片数量的不断增加,载人航天器在轨泄漏定位问题成为一个亟待解决的问题。文章研究了一种基于圆形超声阵列传感器的在轨泄漏定位方法,利用互相关原理计算泄漏超声信号传播到不同测试单元的时间差,从而确定泄漏所在的方向,并根据三角定位方法确定漏孔的具体位置。