基于MATLAB的阵列信号处理仿真方法

介绍如何使用MATLAB构建阵列信号处理系统模型,包括相干信号模型,幅度和相位误差模型,针对不同模型,实现协方差矩阵产生方法,波达方向估计的子空间方法,自适应波束合成器的权值求解算法和方向图、阵列增益等系统参数的仿真.这些仿真模型和方法,对于各种复杂的阵列信号处理研究,具有重要的基础作用.     

基于稳定分布模型的自适应阵列信号处理新方法

传统方法常对阵列信号处理所研究的噪声采用高斯分布的模型进行描述,但当噪声存在显著的尖峰时,往往不能得到满意的结果。利用稳定分布建模实际中所遇到的具有较大脉冲特性的随机噪声,综述了稳定分布模型下的信源定位、波达方向估计、波束形成等阵列信号处理方法,并利用分数低阶统计量提出了几种较有韧性的阵列信号处理新方法。仿真表明它们在高斯和低阶α稳定分布噪声条件下,具有良好韧性与有效性。     

一种新型的武器系统动态测试方法—虚拟最小环境测试法

本文讨论了一种新型的武器系统测试方法—虚拟最小环境测试法,给出了测试原理和测试特点;利用这种方法设计的测试系统结构紧凑合理、性能优越,具有一定的推广价值。     

基于虚拟阵列扩展的改进加权空间平滑算法

针对相干信源的波达方向(direction of arrival, DOA)估计问题, 传统的空间平滑算法通过减小阵列孔径来解相干, 导致估计精度降低。本文以相干分布源为研究对象, 首先通过扩展共轭虚拟阵列增大阵列孔径, 使用Toeplitz算法进行预估计, 根据预估计值构建加权矩阵, 通过二次加权空间平滑恢复协方差矩阵的秩, 消除信号的相干性, 结合传播因子算法估计得到目标信源的入射角度。该算法充分利用子阵输出的自相关和互相关信息, 改善了阵列孔径带来的精度影响。仿真结果表明, 所提算法对相干信源具有良好的分辨能力和估计精度, 在低信噪比时鲁棒性较好。     

基于阵列虚拟平移的快速解相干幂代算法

为了解决相干信源的测向与跟踪问题,提出了一种基于阵列虚拟平移的快速解相干幂迭代算法。算法把阵列虚拟平移和幂迭代方法相结合,对数据协方差矩阵进行了重构,在不损失阵列孔径的情况下较好地实现了解相干处理,使直线阵可估计的相干信源数目达到了M-1个。避免了特征值分解和一维谱峰搜索,算法的收敛速度快,运算量小,算法同样适用于均匀圆阵。通过仿真实验,验证了算法的有效性。     

虚拟阵列下的相干信号测向算法

大多数解相干测向算法只能应用于均匀线阵,而不能用于均匀圆阵。针对这一问题提出了一种基于虚拟均匀线阵的快速解相干波达方向估计算法,该算法对均匀圆形阵列的输出信号进行模式激励,使其成为虚拟均匀线阵,在色噪声协方差矩阵为复对称Toeplitz结构的情况下,利用空间差分方法和矩阵重构相结合来估计相干信号,并且去除非相干信号以及色噪声。该算法提高了阵列的信源过载能力,不需要进行高阶累积量的计算以及特征分解,计算机仿真结果证明了算法的有效性。     

基于互质阵虚拟阵列空间平滑的相干信号DOA估计方法

针对相干信号波达方向(direction of arrival, DOA)以空间平滑方法为基础的算法中阵列孔径损失严重以及低信噪比环境下算法估计性能较差等问题,提出一种无需信源数先验信息的互质阵列相干信号DOA估计方法。首先,对互质阵列得到的协方差矩阵矢量化,在虚拟阵元空洞位置内插天线零元,重构协方差矩阵为Toeplitz矩阵,拓展阵列孔径。然后,对重构阵列进行前后向空间平滑处理,消除信号相干性,提高算法估计性能。最后,将前后向平滑矩阵类比均匀对称阵列的协方差矩阵,设计代价函数转化为凸优化问题,通过谱峰搜索进行DOA估计。理论分析及仿真结果表明,该方法无需入射信号信源数,计算复杂度低,且在低信噪比环境下相干信号DOA估计数、估计分辨率以及估计精度都得到了明显改善。     

基于Delta算子的自适应信号处理

Delta算子方法是信号处理与控制理论交叉学科的前沿研究领域之一,在高速信号处理和数字控制设计方面具有广阔的应用前景。简要综述了Delta算子理论在自适应信号处理中的应用现状与存在问题,涉及基于Delta算子的模型描述与稳定性分析、自适应滤波与估计、自适应算法性能分析与实现以及2D信号处理等方面。最后指出了有待进一步研究的课题方向。     

新型旋转抛物面换能器阵列的设计

针对常见的一维线阵列和二维平面阵存在能量转化率低、成本高和加工精度要求高等问题,在构建任意三维阵列的指向性函数的基础上,设计了一种旋转抛物面型换能器阵列.将平面型换能器阵列旋转成抛物面型,利用指向性函数确定旋转抛物面型换能器阵列相应参数的最优值.仿真对比实验及其分析表明,该新型阵列可以在减少换能器阵元使用数量、增大阵元...     

基于MATLAB的引信信号处理软件研制

MATLAB是国际上最为流行的软件之一,具有强大的数值计算能力和一定的人机交互能力.综合运用MATLAB的矩阵运算、数据处理、数据与函数的可视化、句柄图形、图形用户界面制作等功能,开发出了功能完善而操作简易的引信信号处理软件.软件采用模块化设计,包括数据格式转换、信号波形显示、数据模拟、数据截断和存储、多普勒信号提取、多频带滤波、信号包络提取、时域压缩、时频分析等模块.该软件即是适用于某型号引信数据处理的工程软件,又可作为引信信号处理的教学演示软件,同时也可作为通用图形显示软件和通用时频分析软件.     

基于虚拟阵元信号重构的嵌套阵稳健波束形成

由于嵌套阵中部分阵元间距远大于信号半波长,可能导致高旁瓣和栅瓣等问题.因此,通过利用均匀子阵进行信号波达方向(direction of arrival,DOA)估计,重构出虚拟阵元的接收信号,从而构建一个虚拟的稠密均匀阵列,大幅增加了波束形成算法自由度.通过估计信号功率,重构虚拟均匀阵列的干扰加噪声协方差矩阵(inte...     

基于形态学处理的电磁信号检测方法

卫星电磁观测背景场中存在较多的噪声、单频干扰、瞬时脉冲干扰,严重影响对电离层电磁辐射事件的分析。针对这一问题,提出了基于形态学滤波与门限分割相结合的自动检测方法,利用自然电磁辐射具有一定时宽和频宽的特点,将门限检测后的时频域电磁信号参数图像转换为二值图像,通过设置合适的结构元素,滤除噪声和干扰。利用该方法对电离层左旋极化特征的电磁辐射信号进行了检测和统计分析,验证了该方法从海量数据中检测目标的有效性。     

基于图信号处理的大口径阵面测量数据恢复

针对热载荷和器件老化等因素造成空间大口径阵列上的测量传感器失效问题,提出大口径阵面测量数据恢复方法。根据图信号模型得到测量数据的图拉普拉斯矩阵,并基于矩阵填充理论建立了数据恢复模型,采用交替迭代方法求解对应的正则化优化问题。利用阵列的图结构特性,能够在存在单元失效和非均匀误差情况下高精度恢复测量数据。仿真验证了所提方法的有效性以及在失效率较大情况下的稳健性。     

基于信号子空间处理的ATI误差校正方法

在机载合成孔径雷达/地面动目标指示(SAR/GMTI)应用中,各误差因素常使得沿航迹干涉(ATI)方法失效,限制其实际应用。推导并仿真了同步定时误差和姿态误差引入干涉相位误差,导致ATI动目标检测性能下降的情况,提出了一种基于信号子空间处理的解决方法,并对以上误差情况分别进行了分析和校正。仿真结果表明,该方法可使ATI对误差因素的敏感度下降,从而提高动目标检测性能,扩大ATI的适用范围,具有一定的工程参考价值。     

基于Keystone变换的警戒雷达信号处理

增加积累时间是提高检测微弱目标能力的一种重要手段。为了实现警戒雷达对高速运动微弱目标的探测,提出了一种新的雷达信号处理方法。利用Keystone变换补偿长时间积累和目标高速运动导致的跨距离单元走动,使目标能量得到有效积累,并通过数据融合解多普勒模糊,实现对目标的有效检测和参数估计。该方法可以用于对不同距离和速度的多个目标长时间相参积累和检测,同时,随着脉冲积累个数的增加,提高了测速精度。多目标仿真的结果验证了该方法的有效性。     

正交投影阵列信号子空间估计方法

利用特征值分解构造信号子空间存在运算量大的问题,制约了子空间类参数估计方法的实时应用。提出一种新的正交投影阵列信号子空间估计方法,该方法不需要特征值分解,通过对阵列接收数据逐级进行正交投影分解构造阵列信号子空间的一组基向量,使得每个基向量方向上信号投影能量最大,从而保证所张成的信号子空间包含最大的信号能量。定义了衡量子空间估计精度的信号和噪声子空间估计误差函数。理论分析和仿真结果表明,所提方法计算复杂度低,且子空间估计精度优于特征值分解。     

基于虚拟孔径扩展的子带信息融合宽带DOA估计

如何有效地利用宽带信号各频点所提供的信息实现高精度波达角(direction of arrival, DOA)估计一直是热点问题,针对宽带DOA估计问题,提出一种基于孔径扩展的子带信息融合(subband information fusion, SIF)DOA估计方法。该方法在宽带信号的频域模型基础上,结合虚拟阵列方法实现孔径扩展,并联合各子带信息统一处理,从而提高DOA估计的精度。与其他SIF方法相比,该方法利用二阶统计量将数据转化为单快拍模型,不仅提高了可估计信源数目,而且极大程度地降低了运算复杂度,同时在小快拍、低信噪比条件下仍能得到DOA估计结果。仿真实验验证了所提方法的有效性。