色噪声背景下阵列天线位置误差自校正算法

针对色噪声环境下的阵列天线位置误差问题,提出了一种自校正算法。该算法首先估计色噪声相关矩阵,同时对阵元位置和信源DOA作初步估计;进而在此基础上进行迭代过程,在进一步校正阵元位置偏差的同时,得到更精确的DOA估计值。理论分析和仿真结果均表明在低信噪比色噪声情况下该算法的有效性。     

基于聚焦预处理的累量域空间平滑算法

针对传统累量域波达方向估计算法对各重复位置处虚拟阵元利用不充分的问题,提出了一种基于聚焦预处理的累量域相干信号波达方向估计算法。首先分析了直接平滑原物理阵列和四阶累积量产生的虚拟阵列不能解相干的原因;然后推导了基于累量域聚焦技术解相干的原理;最后提出了直接累量域聚焦、前后向累量域聚焦和二次前后向累量域聚焦算法,并对其进行了性能分析,指出聚焦预处理技术不但不损失阵列孔径,而且充分利用了累量域各虚拟阵列的数据,提高了角度估计精度。理论分析和仿真结果都表明了算法的有效性。     

多径条件下基于WSF的均匀圆阵幅相误差自校正

针对多径干扰情况下的均匀圆阵幅相误差校正问题,分析了模式变换法不适用的原因,并基于加权予空间拟合的思想构造了一个拟合函数,通过交替优化和高斯一牛顿算法实现了多径条件下均匀圆阵幅相误差的自校正,仿真结果表明该算法具有优良的方位估计和校正性能.     

基于累量域的近场源三维参数联合估计算法

提出了一种无须参数配对的近场源三维参数联合估计算法。通过对阵列输出信号的四阶累积量构造矩阵进行一定的变换构造处理得到一个新的矩阵,仅需一次特征分解并利用其相应的特征值及特征向量就能估计出距离、方位、频率等三维参数。该算法无须谱峰搜索,适于任意高斯噪声环境,参数估计结果能自动配对。并且该算法无须利用阵列的中心对称结构,因而有效地避免了阵列孔径损失。最后,计算机仿真结果证实了该方法的有效性。     

基于最小二乘的阵元位置误差校正及性能分析

针对独立校准信源波达角未知情况下的阵列位置误差校正问题,提出了一种对信号导向矢量的绝对相位进行最小二乘线性拟合,进而估计出阵元位置误差的算法。并对算法的性能进行了详细分析,推导出位置误差估计的显示表达。该算法在对阵元位置误差进行估计时无需迭代运算,甚至不需要一维搜索,具有较低的运算复杂度。理论分析和仿真结果验证了该算法的有效性。     

阵列天线通道不一致性校正的辅加阵元法

MUSIC算法是一种基于特征值分解的超分辨DOA估计算法,在理想阵列条件下,其估计性能良好,但当信号模型与实际信号环境不匹配,即存在系统误差时,MUSIC算法的估计性能会严重下降,甚至失效。针对模型中普遍存在的通道不一致性误差,本文首先分析了此类误差对测向性能的影响,并提出了一种通道误差校正的简易算法,该方法通过对来自辅加阵元信号的数据信息进行处理,获取通道不一致性误差的估计,通过误差补偿有效地抑制了通道不一致性的影响,提高了DOA估计的性能。给出了应用该方法的具体步骤,计算机仿真结果证明了该算法的有效性。     

存在基站误差的稳健时差定位算法

针对存在基站误差的目标无源定位问题,提出了一种基于修正牛顿算法的时差定位技术。众所周知,牛顿法对初值要求较高,较差初值会导致迭代发散,而且基站位置误差也会导致牛顿算法Hessian矩阵维数扩大和目标函数的缓慢下降,使运算量变大。该算法利用最大似然方法确定目标函数,运用牛顿法对目标位置进行迭代求解,对于计算过程中可能出现的病态Hessian矩阵,引入正则化理论修正病态的Hessian矩阵,使保证迭代收敛,同时简化算法降低Hessian矩阵的维数并且加速目标函数的下降趋势,使目标位置解脱离局部最小值,算法能够稳健高效的运行。实验结果表明:相对于传统牛顿法,此算法在初始值的选取上具有稳健性,对误差选取较大的初始值,仍能够保证算法的收敛性,同时加速了收敛速度,降低了计算量;相对于现有闭合式定位方法,此算法在噪声较大时具有较好的定位精度。     

Method for array gain and phase uncertainties calibration based on ISM and ESPRIT

A now method for array calibration of array gain and phase uncertainties, which severely degrade the performance of spatial spectrum estimation, is presented. The method is based on the idea of the instrumental sensors method (ISM), two well-calibrated sensors are added into the original array. By applying the principle of estimation of signal parameters via rotational invariance techniques (ESPRIT), the direction-of-arrivals (DOAs) and uncertainties can be estimated simultaneously through eigen-decomposition. Compared with the conventional ones, this now method has less computational complexity while has higher estimation precision, what's more, it can overcome the problem of ambiguity. Both theoretical analysis and computer simulations show the effectiveness of the proposed method.     

基于传播算子的非圆信号实值测向方法

针对现代通信系统大量使用的二相相移键控、调幅等非圆信号,为了降低基于扩展传播算子的非圆信号测向算法--扩展传播算子方法(extended propagator method, EPM)的计算量,提出了EPM实值算法。该算法将阵列输出的实部和虚部拼接使用,即对EPM算法中的阵列输出矩阵进行复加权,用实运算实现了EPM算法,降低了计算量。仿真实验证明,新算法的阵列扩展能力及测向精度与EPM算法相当。     

基于模拟退火算法校正天线阵列方向性误差

针对天线阵列方向性误差的校正问题,基于信号子空间的基本原理,结合模拟退火算法,提出了一种精确估计天线阵方向性的方法。该方法使用校正源少,稳定性好,即使在雷达工作、并且存在其它未知信号时,也能准确估计出天线阵的方向性。给出了应用该方法的具体步骤,通过仿真实验证明该方法的有效性。     

通道幅相不一致的实时校正方法

针对空间谱估计算法性能对通道幅相不一致敏感的问题,根据实际测向系统接收通道的特点,提出了利用自检信号进行实时校正的方法,将整个通道的校正分为天线到接收通道之间的无源器件预校正和接收通道的实时校正两个部分,先利用0°入射信号和自检信号的接收数据计算得到预校正矩阵,在测向过程中利用自检信号对接收通道进行实时校正。Matlab仿真结果表明实时校正方法可以动态校正通道的幅相不一致误差并且有利于提高MUSIC算法的分辨力,实测数据也表明实时校正方法可以动态的校正通道幅相不一致误差达到提高测向精度的目的。     

多子阵互耦影响下的鲁棒自校正算法

针对多子阵中各子阵的标称方向可能存在扰动偏差这一问题,给出了一种多子阵互耦影响下的鲁棒自校正算法。与现有很多互耦自校正算法类似,本文算法同样利用了均匀线阵互耦矩阵的带状、对称Toeplitz性以及多子阵互耦矩阵的块状对角特性,从而避免了多参数联合估计中的多维非线性搜索以及迭代运算。不同的是,本文算法能够克服各子阵标称方向的扰动偏差,具有更强的鲁棒性。此外,还推导了多参数联合估计的克拉美罗界。仿真实验验证了本文算法的有效性和优越性。     

高频地波航海导航定位方法研究

提出了一种基于高频地波传播的船只导航定位系统设计方法。该方法通过接收3个固定发射基站发射的导航定位参考信号(时基同步的线性调频信号),借助于谱分析技术实现了定位船只的距离与运动速度信息精确提取以及天地波信号的有效分离。数据仿真表明,定位精度与测量信噪比相关,即相参积累时间越长,定位精度越高,因此通过调整相参积累处理时间即可获得定位精度所要求的累积信噪比。     

Approach for wideband direction-of-arrival estimation in the presence of array model errors

The presence of array imperfection and mutual coupling in sensor arrays poses several challenges for development of effective algorithms for the direction-of-arrival (DOA) estimation problem in array processing. A correlation domain wideband DOA estimation algorithm without array calibration is proposed, to deal with these array model errors, using the arbitrary antenna array of omnidirectional elements. By using the matrix operators that have the memory and oblivion characteristics, this algorithm can separate the incident signals effectively. Compared with other typical wideband DOA estimation algorithms based on the subspace theory, this algorithm can get robust DOA estimation with regard to position error, gain-phase error, and mutual coupling, by utilizing a relaxation technique based on signal separation. The signal separation category and the robustness of this algorithm to the array model errors are analyzed and proved. The validity and robustness of this algorithm, in the presence of array model errors, are confirmed by theoretical analysis and simulation results.