均匀线阵互耦条件下的鲁棒DOA估计及互耦自校正

阵元互耦的存在会使大多数高分辨DOA(direction-of-arrival)估计算法的性能恶化. 利用均匀线阵互耦矩阵的对称Toeplitz性和带状特性, 基于子空间原理, 提出了一种互耦条件下的鲁棒DOA估计及互耦校正算法. 算法的方位估计不需要阵列互耦的任何信息, 估计精度高、分辨力强; 另外, 算法在方位估计的同时, 还可以精确地估计出均匀线阵的互耦系数, 从而实现阵列互耦的自校正. 算法的运算量小, 方位与互耦系数的估计均不涉及高维的非线性优化搜索, 只需一维搜索或多项式求根. 对算法参数估计的统计一致性、统计有效性和模糊性进行了分析讨论, 并用Monte Carlo仿真实验验证了该理论分析的正确性和算法的有效性.     

阵列误差有源校正算法及其改进

阵列互耦、幅相误差以及阵元位置误差的综合影响会严重影响MU-SIC算法的测向性能.为此,本文主要研究了由这3种误差引起的阵列误差校正问题.该文在已有的阵列误差校正算法(算法1)的基础上,给出了一种基于互耦矩阵稀疏性的阵列误差校正算法(算法2)和一种利用互耦矩阵特殊结构的阵列误差校正算法(算法3).虽然3种算法具有相同的计算模式和理论框架,但后2种算法因利用了互耦矩阵的更多性质,从而提高了参数估计精度,而对于均匀线阵和均匀圆阵而言,算法3的优势更加明显.另一方面,文中还将上述3种算法推广应用于校正源方位存在偏差的情况,它们在校正阵列误差的同时,还可以补偿校正源的方位偏差.最后,分别在校正源方位无偏差和有偏差这两种情况下,通过仿真实验分析和比较了3种校正算法的参数估计性能.大量仿真实验表明,若能尽可能多地利用互耦矩阵的特殊性质,将十分有利于提高阵列误差的校正精度.     

存在互耦误差时的圆台共形阵列DOA估计

阵列存在互耦误差时,由于理想导向矢量与实际导向矢量之间存在偏差,使得高分辨空间谱估计方法性能恶化.本文针对圆台共形阵列,充分利用其结构分布特性,以互耦矩阵呈复共轭对称分布为前提推导出了圆台共形阵列的互耦矩阵模型.在此基础上,利用两种模式对互耦矩阵进行分解,由此建立了两种基于圆台共形阵列的互耦误差自校正模型.两种模型均可以实现存在互耦误差时的圆台共形阵列DOA估计,且校正后的导向矢量与实际导向矢量之间的相关程度得到明显改善.另外,本文所提的互耦自校正方法具有较低的信噪比门限.理论分析和仿真结果证实了本文两种模型的有效性,可以为共形阵列的工程应用提供参考.     

方位依赖阵元幅相误差校正的辅助阵元法

现有的阵列校正方法几乎都基于方位无关的阵列误差模型, 方位依赖的阵列误差校正一直以来都是阵列校正技术中的难题, 相关的研究成果报道得很少. 提出一种利用辅助阵元对方位依赖的阵元幅相误差进行自校正的新方法—ISM(Instrumental Sensors Method). 通过引入少量精确校正的辅助阵元, 该方法可以在多源情况下对信源方位和其对应的阵元幅相误差进行无模糊联合估计. 由于互耦和阵元位置误差均可以等效为方位依赖的阵元幅相误差, 所以该方法可以对多种阵列误差同时进行校正. 该方法适用于任意的阵列几何结构(包括均匀线阵); 而且其运算量小, 只需要参数的一维搜索, 不存在通常参数联合优化估计时的局部收敛问题. 此外, 该方法无需现有阵列校正算法中经常使用的阵列误差的微扰动假设, 更加符合实际的误差模型. 文中对新方法的估计性能进行了理论分析, 并用Monte Carlo计算机仿真实验验证了新方法的有效性.     

互耦条件下双基地MIMO雷达的收发角度估计

阵元互耦的存在会使双基地MIMO雷达多目标定位算法的性能恶化．利用发射和接收互耦矩阵的带状、对称Toeplitz性质，提出了一种基于ESPRIT的双基地MIMO雷达收发角度算法，并针对现有参数配对算法中存在参量兼并的问题，给出了一种改进的自动配对算法．仿真结果表明：在存有相同发射角／接收角时，本文算法仍能有效实现多目标定位，无需进行谱峰搜索和额外的目标配对；本文算法对互耦系数自由度和扰动误差的稳健性优于MUSIC-like算法，并且具有更高的估计精度．此外，还推导了确定信号模型下收发角和互耦系数的CRB（Cramer—Raobound）．     

稀疏均匀非同心电磁矢量阵列的2D-DOA与极化联合估计

本文提出了一种稀疏均匀非同心电磁矢量传感器矩形阵列,针对该阵列提出了一种二维波达方向(2D-DOA)和极化参数的联合估计算法.首先利用稀疏均匀矩形阵列的旋转不变性得到周期性模糊的2D-DOA估计,然后提出一种简易的非同心电磁矢量传感器的2D-DOA估计算法来解模糊,再通过一些三角变换得到高精度无模糊的2D-DOA和极化参数估计,最后推导了该阵列多参量估计的闭式克拉美罗界.本文所提阵列的稀疏配置使得在不增加阵元数和硬件复杂度情况下有效扩展了阵列物理孔径,且由于矢量传感器的使用获得了极化分集,使得2D-DOA的估计精度大大增加.此外本文方法能得到2D-DOA和极化参数之间的自动配对,更为重要的是该阵列使用非同心电磁矢量传感器构成,解决了同心电磁矢量传感器互耦严重、硬件设计困难的问题.仿真结果证明了本文多参量估计算法的有效性.     

宽频段空间信号频率、二维到达角和极化联合估计

在宽频段情况下,利用两个非均匀线阵组成的L型阵列,提出了一种基于ESPRIT和整数搜索解模糊算法的多个独立空间信号频率、二维到达角和极化的联合估计算法. L型阵列由与坐标轴方向平行的偶极子对组成. 数值模拟结果证实了这种方法的有效性.     

基于平行因子分析的频率、二维到达角和极化参数联合估计

文中基于平行因子分析、结合高阶累积量,提出了一种信源频率、二维到达角和极化参数联合估计的新算法。该算法给出了一种新的阵列结构;接着巧妙选择特定偶极子对的输出计算四阶累积量,进而构造高维矩阵;然后基于形成的矩阵在累积量域构造平行因子分析模型,并分析了该模型低秩分解的唯一性,最后利用其分解的结果联合估计信源参数。文中算法有效减小了阵列孔径损失、避免了参数配对。最后给出的仿真结果证实了文中算法的有效性。     

宽频段空间信号频率、二维到达确和极化联合估计

在宽频段情况下，利用两个非均匀线阵组成的L型阵列，提出了一种基于ESPRIT和整数搜索解模糊算法的多个独立空间信号频率、二维到达角和极化的联合估计算法，L型阵列由与坐标轴方向平行的偶极子对组成，数值模拟结果证实了这种方法的有效性。     

用矢量天线阵列实现相干Chirp信号多参量联合估计

提出一种采用矢量传感器（天线）阵列联合估计相干Chirp信号初频,调频斜率,2维到达角和极化的算法.通过分数阶Fourier变换估计信号的初频和调频斜率,并用之构造了新的相关矩阵以抑制噪声.利用到达角和电磁极化矢量的特点,解决了由于信号相干带来的自相关矩阵奇异问题.为提高估计精度,采用了扩展阵列间距的L型均匀天线阵列,并提出了在信号相干情况下,解除角度估计模糊的算法.通过仿真,将此算法与常用的空间平滑算法进行了比较,证明了该算法的有效性.     

一种菱形结构的二维耦合振荡器阵列及其在有源天线阵中的应用

传统的二维互注入锁相耦合振荡器阵列采用矩形栅格结构，可以实现无移相器的波束形成和扫描．矩形结构阵列相邻阵元相位差限制在[-90°，90°]内，当阵元间距为半波长时，其水平和俯仰波束扫描范围限制在偏离法线方向30°以内，论文提出了一种菱形结构的二维耦合振荡器阵列，给出了其相位控制方法，并对相位控制误差进行了分析，在对菱形结构的耦合振荡器阵列的稳定性进行分析后，给出了稳定条件，对阵列的稳定过程和相位控制方法进行了计算机仿真，对理论分析结果进行了验证．该菱形结构耦合振荡器阵列，在水平和俯仰方向上相邻阵元的相位差可达[-180°，180°]，具有比矩形栅格结构更宽的波束扫描范围。     

用四阶累积量实现频率、二维到达角和极化的联合估计

基于四阶累积量和ＥＳＰＲＩＴ算法提出了一种新的任意Ｇａｕｓｓ噪声环境下的多个独立空间信号频率、二维到达角和极化的联合估计方法，该算法的阵列由和坐标轴方向一致的偶极子对组成，各偶极子对的排列结构任意，计算机模拟结果证实了方法的可行性。     

基于二维导频的OFDM系统信道估计算法研究

提出了基于一种离散傅立叶变换与一维维纳滤波联合的信道估计算法,相比线性内插与一维维纳滤波联合的估计算法仅利用相邻导频获得导频间信道估计,该算法通过插入二维导频对数据分块,利用每个分块的接收数据进行信道估计,从而提高了信道估计的性能.与二维维纳滤波算法相比,该算法在估计性能接近的情况下,计算复杂度大大降低.     

分布式发射阵列下目标回波相关性分析

发射分集多输入多输出(MIMO)雷达利用分布式发射阵列对目标回波去相干,然后利用集中式接收阵列直接使用接收到的目标回波(不分离各发射阵元的信号)进行多目标角度估计.文中分别在Swerling I和II目标模型下,分析了目标回波之间的相关性.通过分析得到:(1)在Swerling II模型下,目标回波不相关(2)在Swerling I模型下,要使目标回波的相关性随着发射阵元数的增加而降低,发射阵元增加前后的信号归一化协方差矩阵要满足一定关系,文中给出了这个关系最后目标回波相关性和角度估计性能的计算机仿真验证了理论分析的正确性.     

基于混合非圆率信号的CESPRIT算法

根据信号常常为圆和非圆信号混合形成的这一情况，提出的做一种基于ESPRIT思想的CESPRIT算法。该算法对阵元接收数据取共轭，然后重组出新的接收数据矩阵，利用构造出的两个选择矩阵，将新接收数据矩阵在分割为两个特定子矩阵，并结合ESPRIT算法思想，对获取的两子阵间的旋转不变关系矩阵进行特征值分解。通过获得的特征值估计出信号DOA．仿真实验表明，与传统ESPRIT算法相比，该算法具有估计精度高，需要的快拍数少和处理的信号个数可大于阵元个数等优点。     

估计基础矩阵的六点综合算法

提出了一种基于２个非校正相机和八参数模型的基础矩阵（Ｆ阵）估计新算法－－点六综合算法，首先用一个新约束求出Ｆ阵的２个参数，而这２个参数正好是一个对极点的仿射坐标，然后通过解线性方程组获得其余６个参数。最后，经过对一些真实图象的测试和实验表明本方法除了有明显的几何意义外，还有需要较少的匹配点对以及可获得高精度Ｆ阵等优点。     

CBERS-01/02卫星CCD图像相对辐射校正研究

中巴资原卫星(简称CBERS卫星)01/02卫星搭载的CCD相机作为主要的有效载荷,采用推扫式成像方式,具有较高的空间分辨率和光谱分辨率.由于在实验室示能采集CBERS-01卫星CCD相机整星对接数据, CCD内定标系统又对地成像状态存在一定的差别,CBERS-01卫星发射升空之后,CCD图像相对辐射校正中遇到一系列的问题.采用本景图像统计方法和直方图匹配法两种方法进行地面处理,实验证明直方图匹配法可以选择不同时相的CCD图像进行直方图统计生成对照查找表,既可较大程度减轻相机响应的不稳定带来的影响,又从根本上克服CCD相机非线性特性,因而明显优于本景图像统计方法.鉴于CBERS-01卫星存在的问题,在CBERS-02卫星发射之前,针对CCD相机作了大量的定标实验,并使用半积分球在整星状态下进行对接实验,采集了相对稳定的实验数据,形成一套基础的实验室相对辐射定标系数.CBERS-02卫星在轨飞行时,利用实验室定标系数校正CCD图像,发现图像的相对辐射校正效果仍然不够理想,集中表现在CCD图像3片线隈存在的响应差异,初步研究认为是CCD相机底电平不稳造成的,提出采用纺计方法以中间线隈为基准,通过寻找相邻近似的地物,探测线阵响应之间的差别,进而对基它两线阵的偏移值进行补偿,在不损害图像纹理的情况下,云除3片阵的响应差异,实验证明该方法具有较好的适性.     

未知信源数的宽带信号源二维空间谱估计

目前存在的宽带信号波达方向估计方法仅限于估计已知信源数的信号方位角。Ｐａｄｍｉｎｉ等人最近指出，圆阵在估计宽带源的ＤＯＡ时具有和很多优良特性，采用具有延迟抽头的圆阵实现了宽带信号２－Ｄ空间谱估计，并将Ｃｈｏｉ等人针对未知信源数的窄带信号提出的扩展ＭＵＳＩＣ方法，扩展用于宽带源的ＤＯＡ估计，分析及仿真表明，该方法尤其适合宽阵列信息处理，且采用大孔径圆阵可显著提高估计的分辨性能和稳健性。     

基础矩阵估计综合算法的几何意义及分析

研究了基础矩阵参数的几何意义，提出了新的估计基础矩阵的约束条件，首无用给的约束求出Ｆ阵的４个参数，而这２个参数正好是２个对极点的仿射坐标，然后通过解线方程组获得其余４个参数，而这４个参数表示了对极线束间的对应关系，最后，经过对真实图像和合成数据的测试表明本方法有明显的几何意义，可获得几何特性稳定的Ｆ阵。     

星载焦面视场拼接TDI CCD相机成像质量及处理方法分析

本文分析卫星偏航角、相机积分时间、平台稳定性、姿轨误差对焦平面线阵采用视场拼接的TDI相机地面成像的影响,包括线阵、沿轨两个方向上的错位(点上的变化)与地面扫描轨迹方向上的影像畸变(线上的变化).针对CBERS-02B HR相机的卫星影像,研究地面解决偏航角引起图像错位的数据处理方法——基于地面影像的图像配准仿射变换纠正法.根据CBERS-02B HR线阵的地面配准试验,分析出了CBERS-02B卫星星上偏航角补偿精度与误差对图像质量的影响,及影像畸变产生的原因.