利用信号相位匹配原理抵消相干干扰的性能分析

首先介绍了三元阵的信号相位匹配原理,根据该原理得出信号相位匹配原理提取期望信号的条件;然后研究了利用信号相位匹配原理抵消相干干扰的性能,分析了干扰谱幅度起伏对信号相位匹配原理的影响,推导了干扰谱幅度起伏时提取出期望信号误差的表达式;接着指出基阵接收到的随机噪声可以等效为干扰频谱的起伏;最后根据通常基阵的阵元都大于三个的这一实际情况,提出两种充分利用基阵冗余阵元来减小随机噪声影响、提高抵消干扰性能的方法:三子阵法和最小二乘法。仿真结果证明,三子阵法和最小二乘法的性能远高于三元阵法;最后指出三子阵法运算量小于最小二乘法,但三子阵法适用于均匀线阵列,而最小二乘法适用于任意阵型。     

基于神经网络的相干信源稳健DOA估计

目前基于神经网络的DOA估计主要是针对理想情况下的均匀线阵,且信源非相干,可估计的信源数较少.针对阵列误差和相干信源同时存在的问题,在理想数据集中引入互耦误差、阵元幅度误差、阵元相位误差以及阵元位置误差,并设计了一个多通道CNN+DNN网络和目标函数生成方法,用于相干信源的稳健DOA估计.引用B-band互耦模型和相关误差模型合成阵列输出信号,通过提取阵列输出信号的协方差矩阵的实部、虚部与相位角,构建网络的输入信号.对理想条件下的MUSIC算法DOA估计结果进行拟合,根据拟合公式生成多信源从不同角度入射时的空间谱,作为网络的目标信号.使用相同的数据集对本文DOA估计网络与其它文献中的DOA估计网络进行训练和测试.结果显示,在不同信噪比、不同误差大小以及不同信源数的情况下,本网络的稳健性和解相干能力都更优.     

卫星导航增强系统中一种天线阵抑制多径方法研究

本文对卫星导航增强终端的天线阵多径抑制方法展开研究,设计多相关器数字接收机结构.天线阵各阵元接收信号数字化后,在导航接收机的每个通道内,相关处理出各阵元接收该通道跟踪卫星的载波相位,进行相干信号二维来波方向估计、数字波束形成,跟踪相应卫星信号,抑制其多径.本文研究分析了立体阵来波方向估计方法,及立体阵估计相干来波方向的去相干方法.电偶极子组成立体天线阵——球体阵,接收相干来波,体积小,结构紧凑.X,Y,Z轴三个线阵分别采用前后向平滑技术去相干,组成去相干后的接收数据相关矩阵,用MUSIC方法估计出相干来波的二维方向,不需要对估计出的来波方向进行匹配.结合卫星直达信号来波方向的导航电文处理结果,确认多径的来波方向.本文仿真中用估计出的卫星直达信号来波方向和多径信号来波方向形成权值,使天线阵波束形成指向卫星直达信号方向,零陷指向多径入射方向,抑制多径干扰.     

基于内插阵列变换的相干源测向方法研究

利用内插阵列变换和前/后向空间平滑技术在阵列信号处理中的优点,提出了一种对相干信源进行超分辨测向的有效方法.该方法首先在不同的内插区间将均匀圆阵虚拟成等距均匀线阵,使其阵列流型具有Vandermonde矩阵形式,然后使用基于前/后向空间平滑技术的MUSIC算法对相干信号的波达方向进行有效地估计.该方法的主要优点在于,当相干信源数多于阵元数时仍可有效地估计出相干信源的二维波达方向,并且可实现全方位、无模糊的角度估计.计算机仿真证明了其有效性.     

基于相关Toeplitz预处理的二维测向方法

针对经典多重信号分类(MUSIC)算法对相干信号的测向性能急剧下降的问题,提出基于相关Toeplitz预处理的二维测向方法。首先,利用阵元接收数据之间的相关性信息构造一个Toeplitz矩阵,使该矩阵中包含各个信号源的角度信息,且矩阵的秩与信号源的相关性无关,实现解相干。其次,利用降维的思想,将对正交阵列的二维测向转换为三个并行的一维测向。最后,通过对相关Toeplitz预处理构造Toeplitz矩阵,对其特征分解,得到噪声子空间,利用MUSIC算法子空间正交原理,实现对相干信号的二维测向。计算机仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。     

电子侦察中圆形天线阵列配置方式仿真分析

针对星载电子侦察阵列天线二维测向的应用背景,研究如何选取合适的圆形天线阵列方式以适应多倍频程信号的接收、处理。通过理论分析,给出了3种圆阵模型的阵因子表达式,并对其分别进行大量的最优搜索和计算。结果表明,带有中心阵元的外层阵元数为奇数的单层均匀圆阵是比较合理的选择。     

电子侦察中圆形天线阵列配置方式仿真分析

针对星载电子侦察阵列天线二维测向的应用背景,研究如何选取合适的圆形天线阵列方式以适应多倍频程信号的接收、处理.通过理论分析,给出了3种圆阵模型的阵因子表达式,并对其分别进行大量的最优搜索和计算.结果表明,带有中心阵元的外层阵元数为奇数的单层均匀圆阵是比较合理的选择.     

FDA发射干扰机对无源雷达干涉仪测向系统的欺骗机理

针对雷达电子战中,敌方无源探测雷达通过接收干扰机信号实现测向定位,威胁我方干扰机安全的问题,提出一种基于频率分集阵列(Frequency Diverse Array,FDA)的测向交叉定位欺骗技术。首先在建立FDA阵列模型的基础上,通过欧拉公式得到采用非线性频控函数的FDA阵列因子及相位方向图;然后推导了FDA阵列作用于干涉仪测得的信号到达角β、虚拟发射机在X轴的坐标位置x;接着,以干涉仪测向欺骗为基础,分析了FDA干扰机对测向交叉定位系统的欺骗原理及定位精度。仿真结果表明:通过合理地对载频、阵元数目、频偏的选择可以较好地实现在远场条件下FDA阵列对干涉仪测向的欺骗效果;在合理选择其他参数的同时,测向精度越高、定位模糊区面积越小,且定位虚拟干扰机位置始终落在50%CEP半径之外。     

多径条件下基于辅助阵元的阵列幅相误差自校正

针对多径环境中均匀线阵（uniform linear array, ULA）的幅相误差的校正问题,在不破坏阵列幅相误差矩阵的前提下,提出了一种多径条件下基于辅助阵元的波达方向（direction of arrival,DOA）估计及幅相误差自校正算法。利用阵列平移的方法对相干信号进行解相干预处理,再利用辅助阵元依据子空间原理构建代阶函数实现相干信源的方位估计, 进而对阵列幅相误差进行估计。计算机仿真结果表明,该算法对多径环境下的相干信源具有准确的方位估计与幅相误差自校正性能。     

改进的基于频相差法的测向算法实现

在互谱算法运用到宽带信号测向的基础上,针对互谱算法在宽带信号测向过程中存在相位模糊与测角精度不足的问题,提出一种频率-相位差值法.该方法较好的解决了相位模糊和互谱法中阵元间距不大于信号最小波长一半等技术问题,此外,针对测向过程中可能存在相位跳变的问题,对相位差值进行了修正处理.无论在软件还是硬件平台上都验证了该算法的有效性.为宽带信号的测向提供了一种有效的方法,具有广阔的运用前景.     

基于四阶累积量的非相干分布式信源测向算法

针对非相干分布式信源的不相关散射分量会造成信号空间的扩展从而使阵列最大可估计信源数下降的问题,利用四阶累积量的阵列扩展特性,本文提出了一种基于四阶累积量的非相干分布式信源测向算法。该算法首先利用泰勒级数展开对接收信号的四阶累积量矩阵进行化简;之后根据化简后的矩阵重新划分噪声空间,并利用其和新的阵列流形构造谱峰搜索函数;最后给出算法的自由度及复杂度分析。仿真结果表明,该算法可以有效地提升阵列的最大可识别信源数,同时在低阵元数低信噪比情况下估计误差较小。     

改进的基于频相差法的测向算法实现

在互谱算法运用到宽带信号测向的基础上,针对互谱算法在宽带信号测向过程中存在相位模糊与测角精度不足的问题,提出一种频率-相位差值法.该方法较好地解决了相位模糊和互谱法中阵元间距不大于信号最小波长一半等技术问题,此外,针对测向过程中可能存在相位跳变的问题,对相位差值进行了修正处理.无论在软件还是硬件平台上都验证了该算法的有效性.为宽带信号的测向提供了一种有效的方法,具有广阔的应用前景.     

非线性频偏FDA对测向系统的欺骗研究

与相控阵仅具有角度相关性的波束指向不同,频率分集阵列FDA通过在阵元间引入频偏的方式实现了具有更高自由度的电扫描波束。雷达方向侦查中,基于相位法测向的干涉仪通过比相器可以得出辐射信号到达接收机的相位、确定PA辐射信号到达角,威胁雷达安全。针对这一问题,基于FDA波束的“弯曲”特性研究了对敌方雷达方向侦查过程实现测向欺骗的可能。在通过非线性频控函数设计实现FDA波束图距离-角度解耦的基础上,仿真验证了远场条件下log-FDA、sin-FDA可对干涉仪测向产生欺骗,证明FDA对干涉仪测向的影响随着频偏增量Δf和阵元间距d增大而增强,且log-FDA始终比sin-FDA的性能更好。     

全相位算法在相控阵天线幅相校正测量中的应用

相控阵天线波束的精确指向对各阵元通道幅相一致性提出了很高的要求,在实际的相控阵天线系统中,各阵元通道幅度和相位不可能完全保持一致,需要对阵列通道幅相误差进行实时地监测和校正。阵列单元校正的本质是对通道幅相误差的精确测量或估计,在现有幅相测量方法的基础上,提出一种全相位时移相位差算法。该算法需对存在时移关系的两输入序列分别进行全相位FFT,直接取主谱线的相位值无需校正即可得到输入信号的中间点相位信息,利用两序列主谱线的相位差求解信号的幅度值。由于全相位FFT具有"相位不变性",此方法能够很好地抑制频谱泄漏。仿真结果表明,该方法可有效避免第一类相位差法在不同步采样时误差较大的情形,测量结果明显优于第一类相位差法。     

球面阵列基线测向算法的误差分析

针对传统立体基线测向算法中阵元摆放形式单一和天线盘体积受限等问题,提出球面阵列基线测向算法。首先根据简单的几何理论推导出辐射信号入射到不同基线得到的相位差公式,然后采用记忆梯度法求解3个相位差公式构成的非线性方程,得到辐射信号的来波方向。最后通过推导与化简基于球坐标下天线阵列的测向误差公式,从理论上证明球面3根天线阵列被一平面截得的圆为球大圆时测向误差最小,进而提出天线阵列的最佳摆放形式。研究结果表明:与同类算法相比,该算法中阵元位置由平面扩展到空间,摆放更加灵活,使得多模制导的导引头中基线空间位置关系不受限制;所提算法的测向性能(测向均方误差和解模糊概率)良好,对通道不一致系统具有较强的鲁棒性。     

子阵和相位平滑的相位差方向估计方法

针对相位差波达方向(DOA)估计方法(PDM)的均方根误差偏离克拉-美罗界较多的问题,提出了子阵和相位平滑的相位差方向估计方法(SUPDM).首先将阵列接收信号转换到频域,并把阵列划分为若干子阵,然后对各子阵中心频点处的频谱作相干平均后得到各子阵的输出频谱,再求取输出频谱的相位并进行纵向相位平滑,以平滑后相位的最大最小值的差值的倒数作为方向估计算子,最后采用角度搜索得到方向估计算子的峰值所对应的角度,即为SUPDM的方向估计结果.在不同信噪比和不同角度间隔下,SUPDM的方向估计性能均优于PDM,当存在频谱泄漏时,SUPDM的成功分辨率仍高于PDM和常规波束形成算法.仿真结果表明,在单源入射、信噪比为-5dB时,SUPDM比PDM的均方根误差小0.03°.     

无扫描三维成像激光雷达原理分析与成像仿真

介绍了无扫描三维成像激光雷达的系统结构及成像原理.无扫描三维激光雷达是一种不需要扫描机构的三维成像系统,由信号调制、信号发射、微通道板调制、信号积分接收等模块组成.发射的激光信号经过正弦调制,利用回波信号与本地振荡器的相位差计算得出目标上各点距离,这种测距方法称为面阵相位法.与传统的扫描式激光雷达相比,无扫描三维成像激光雷达具有结构简单、成像速度快、可靠性高等优点,同时对激光脉冲频率的要求很低,因此在武器的末制导、车辆的主动防撞、机器人视觉等方面有着广阔的应用前景.本文介绍了无扫描三维成像激光雷达的系统结构以及面阵相位测距法的基本原理,并在Matlab环境下针对点目标、面阵目标对成像算法进行了仿真.验证了面阵相位法的测距原理及无扫描三维成像激光雷达的成像原理,并分析了可能存在的信号功率误差和CCD读数时的末位不稳定对成像精度的影响,为无扫描三维成像激光雷达的设备研制提供了有益的参考.     

存在阵列误差条件下的目标二维参数估计

提出了一种针对均匀线阵中互耦误差、阵元幅相误差和位置误差存在情况下的多个目标高分辨方向 -多普勒频率二维估计的方法 .这一方法采用旋转不变技术 ,在参量估计过程中只需将阵列天线旋转两次 ,即可对目标方向 -多普勒频率作较精确的估计 ,同时精确地估计出互耦矩阵和各阵元的幅度、相位以及位置因子 ,从而可校正综合误差存在情况下的阵列流形 .最后 ,进行了计算机模拟 .     

基于矢量水听器的水下战武器二维弹道测量研究

 水下弹道测量是水下战武器试验的重要内容。本文基于矢量水听器测量水中目标航行噪声,利用矢量水听器测向原理,经过数字信号处理器对矢量信号进行分析处理,得出武器水下航行的二维弹道轨迹。介绍矢量水听器测量原理和矢量浮标阵纯方位定位原理。通过实验室消声水池测试对矢量水听器声压与振速相位差进行修正,利用湖上试验对矢量水听器的测向误差进行修正。采用DGPS水面定位与水下水声定位相结合的方法,研制了水下战武器二维弹道测量系统,介绍测量系统的3个主要组成部分及其主要功能,并在海上实际试验中验证了基于矢量水听器的水下武器弹道测量方法先进可行、实时性强、测量精度高、使用方便,可以满足实际使用要求。     

基于均匀圆阵的信源相干结构的估计

提出了一种估计均匀圆阵信源相干结构的方法,该方法首先利用空间预处理技术将阵元空间内的均匀圆阵变换成模式空间内的均匀线阵,然后在模式空间内对该均匀线阵进行平滑处理,形成平滑子阵序列,获得平滑秩图。该平滑秩图与信源相干结构有着特定的对应关系,利用该关系以及信源估计准则可最终估计出信源相干结构。实验证明该方法是一种较为有效的检测方法,可基于均匀圆阵成功地估计出信源的相干结构。