基于双模天线阵列的ESPRIT波达方向估计

考虑阵列信号波达方向(DOA)估计问题,提出了一种基于双模天线阵列的模式域旋转不变参数估计(ESPRIT)算法.与传统空域ESPRIT相比,模式ESPRIT的旋转因子仅与信号DOA有关而与阵列结构无关,因而无需阵元位置信息,也无需阵列存在空间匹配子阵.若阵元位置信息精确已知,还可利用空域稀疏采样获得无模糊多尺度DOA估计.计算机仿真结果验证了算法的有效性.     

MIMO阵列旋转不变子空间目标方位估计仿真研究

针对多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)阵列多目标定位,提出一种基于子空间特征分解的MIMO阵列旋转不变子空间算法(MIMO array estimation of signal parameters via rotational invariance techniques,简称MIMO-ESPRIT).MIMO阵列各阵元发射彼此独立信号,因此阵列输出数据协方差矩阵不存在降秩以及信号子空间向噪声子空间扩散的现象,可直接应用子空间分解算法进行MIMO阵列目标方位估计.性能分析和仿真结果表明,随着发射阵元个数的增加和发射阵元间距的扩大,算法的多目标分辨能力和方位估计精度将得到明显改善.     

阵元失效条件下拖线阵波束形成的优化方法

阵元失效会破坏拖曳线列阵的幅相分布,导致阵列的旁瓣级出现明显升高,严重影响了阵列的性能.针对这一问题,提出了一种阵元失效条件下波束形成的优化方法.算法的基本思想是将失效阵元的权重强制为零,并使得阵列的实际响应与期望响应在主瓣区域相匹配,同时对阵列响应的旁瓣级作出限制.通过对阵列中剩余正常阵元的权值进行重优化,可以使阵列的旁瓣级重新得到抑制.仿真结果表明该方法可行、有效.     

基于均匀圆阵模式空间和多重旋转不变子空间算法的完备二维DOA估计算法

为了在低运算量下提高均匀圆阵中二维测角的精度,提出一种基于圆阵模式空间和多重旋转不变子空间算法的二维波达方向估计算法。首先利用模式空间算法将均匀圆阵等效为虚拟均匀线阵,并利用贝塞尔函数的递推性质推导此种情况下阵列的旋转不变特性。然后根据虚拟线阵的结构提出一种简便有效的子阵划分办法,在此基础上得出阵列的多重旋转不变方程,并利用多重最小二乘准则得出其完备解,从而完成对信号二维到达角的估计,仿真实验验证了算法的有效性。     

基于阵列基线旋转的多目标DOA估计算法

传统均匀圆阵波达方向(direction of arrival, DOA)估计算法要求天线数目多于目标数量,易受阵列的通道不一致性影响。针对此问题,引入阵列基线旋转这一思想对多目标进行测向。通过旋转两天线阵列基线,并以固定的时间延迟对阵元的接收数据进行采样,相当于利用有限的两个阵元对目标进行多位置观测,增加了阵元的利用率,提高了DOA估计的测向精度。计算机仿真实验表明,该算法采用两阵元就可以实现多目标测向,其测向性能与基于均匀5元圆阵的传统多重信号分类算法相当,具有对多通道间相位不一致鲁棒性强的优点。     

一种环形结构的耦合振荡器阵列及其在有源天线阵中的应用

基于耦合振荡器阵列的有源相控阵天线由于不采用移相器,利于集成,因而是相控阵天线实现低成本和小型化的有效途径之一.提出了一种环形结构的二维耦合振荡器阵列,这种阵列的阵元按照环形排列,阵元之间的耦合通过径向的耦合网络实现.推导了环形结构耦合振荡器阵列的平面相位分布控制方法,只需要控制边界阵元即可实现阵列的平面相位分布控制.同时,对基于环形结构耦合振荡器阵列的有源天线阵的相位控制误差和波束扫描范围进行了分析,理论和仿真结果表明,阵列的相位控制误差具有积累特性.当阵元径向间距为半波长时,可以实现偏离阵面法线30度范围内的波束扫描.     

基于线性预测和最小二乘估计的缺陷阵波束形成

针对阵元失效时缺陷阵的波束形成问题,采用线性预测和最小二乘估计两种方法对失效阵元的输出进行预测.通过对缺陷阵输出响应进行重构,从而有效地抑制由于阵元失效而产生的旁瓣级提高以及基阵指向性的下降.仿真试验结果表明了方法的有效性.     

基于单个多模天线的非圆信号闭式DOA估计

针对因使用天线阵列而造成的天线互耦和阵元位置未核准问题,利用多模天线多个模式输出间的内在联系,以及完全非圆信号的特殊性质,提出了一种旋转不变型闭式波达方向（direction of arrival, DOA）估计方法。由于该法只需使用单个结构紧凑的双锥天线,无须像传统天线阵列一样进行复杂的阵元空间位置校准,适用于阵列摆放空间受限的应用场合。计算机仿真结果验证了算法的有效性和优越性。     

一种强指向性基阵模型的设计及声场仿真

设计了一种新的基阵模型:将90个小圆环分布于半径不同的5个同心圆周上,对每个小圆环采用了抛物型的振速加权.通过改变阵元尺寸、间距等参数,研究了声场特征的变化.仿真结果表明,该基阵模型具有非常高的指向性和抑制旁瓣的能力.根据实际需要调节阵元组合方式和参数,可获得最佳的声压分布效果.此研究对实际应用有重要指导意义.     

基于虚拟阵元内插的互质阵列目标DOD和DOA联合估计算法

传统算法通常采取舍弃互质阵列的“差联合”阵列形成离散虚拟阵元,只利用其中连续虚拟阵元进行离波方向角(direction of departure, DOD)和波达方向角(direction of arrival, DOA)联合估计,存在自由度提升受限、估计性能不佳等问题。对此,提出基于虚拟阵元内插的互质阵列目标DOD和DOA联合估计算法。首先,将两个互质子阵以零点为中心布列,分别构成双基地多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达的发射阵列和接收阵列,该布阵结构将传统的虚拟阵元由阵列“差联合”结构形式变成“和联合”结构形式,降低了虚拟阵列的冗余度。其次,在形成的虚拟阵元基础上,通过在虚拟阵列孔洞位置内插虚拟阵元使其连续,对于内插的虚拟阵元无实际接收信号问题,基于最小化核范数优化理论,采用协方差矩阵Toeplitz化重建的方式恢复内插虚拟阵元的等价接收信号,利于所有虚拟阵元层面的角度联合估计。最后,针对因角度配对导致的高运算量问题,结合降维多重信号分类(reduced dimension multiple signal classification, RD-MUSIC)算法使角度自动配对,从而减小算法运算复杂度。有效提高了目标分辨力和角度联合估计性能,仿真实验验证了算法的有效性。     

改进声矢量阵相干信号源方位估计算法

为提高声矢量阵相干信号方位估计能力,针对二维紧凑结构的声矢量均匀线阵情况,给出一种改进算法。该算法首先利用解析振速与声压信息,重构接收数据,求出协方差矩阵,并提取信号子空间第一列的3个分矢量进行孔径扩展。然后,利用类单块拍条件下的矩阵重构得到3个新矩阵并合并。最后,套用奇异值分解的多重信号分类算法得到目标波达方位估计。分析表明,所提算法利用数据的组织形式使信号矩阵对角化,最终恢复了矩阵的秩,而且具有一定的孔径扩展能力。同时,所提算法矢量阵阵列流形所具备的方向因子可以在模糊角度处形成抑制,保留了矢量阵的单边指向性。仿真结果证明,此算法无论在角度估计精度还是分辨率方面都要优于矢量阵空间平滑与矢量平滑算法。     

组合圆形活塞声源远场指向特性的仿真研究

依据本文构造的组合圆形活塞声源,导出了该声源远场指向性公式,并对其正确性和有效性进行了仿真研究。仿真果表明:这种结构的组合声源,不仅能有效地抑制副极大,减小主瓣宽度;而且所有声频均有指向性,声频愈高,指向性愈强。     

共形阵机载火控雷达杂波建模与杂波抑制

共形阵机载火控雷达较常规平面阵机载火控雷达有着更少的负载、更好的空气动力性能及更大的扫描范围等优点。对机头共形阵火控雷达的子阵划分、方向图特性、杂波建模和杂波抑制等问题进行了研究。首先,给出了机头共形阵天线的数学模型和几何结构,依据火控雷达动目标检测需求确定了该天线工作方式和子阵合成方式,并分析了机头共形阵的天线方向图特性;然后,结合共形阵阵面结构特点分析了机头共形阵的杂波谱分布特性;最后,利用空时自适应处理(space time adaptive processing, STAP)方法对共形阵机载火控雷达进行了杂波抑制处理,并通过仿真分析了STAP方法的杂波抑制性能。     

雷达信号阵列处理与检测

雷达信号阵列处理的主要目的就是从噪声、干扰和别的信号环境中估计传输波信源的方向角。根据经典多维谱估计理论,本文论述了提取微弱雷达信号信息的概念和实现方法。 为了改善角谱分辨率,本文还系统地阐明了通过计算平面阵列接收数据空间自相关矩阵,并根据其特征分解所得到的信号子空间和噪声子空间的特征向量相互垂直的概念,计算出所谓高分辨角谱。本文还提出了一种MUSIC谱的修正算法,可以减少正交投影的计算量。     

具有极化滤波的地波超视距雷达正交双极化天线

采用自适应极化滤波来克服同方位、同频率信号对地波超视距雷达的干扰，需要一个正交的双极化接收天线系统。本文给出了由地波超视距雷达接收天线阵和一个水平对称短振子天线构成的正交双极化天线，并讨论了在理想地面情况下，以接收天线阵中心为坐标原点时，该系统的方向函数     

基于高度分集的倾斜阵列米波雷达测高方法

为了改善米波雷达的低空性能并减少波瓣分裂的影响,实际的米波雷达系统天线往往采用倾斜布阵方式,然而工程上通常将倾斜阵列近似成垂直阵列,在此近似条件下利用基于高度分集的测高方法.这样近似后,使得波程差只与目标的俯仰角有关,而实际的波程差是目标方位角和俯仰角的二维函数.提出了在倾斜阵列下的高度分集的测高方法,新的测高方法与目标方位角有关,与实际情况更加接近,通过对接收信号精确建模以提高测高精度,计算机仿真结果表明了该方法的优越性.     

振速变化的环形活塞声源系统的设计分析与仿真研究

设计了环形平面活塞声源系统。从理论上导出了该系统远场指向性公式，并对其正确性和有效性进行了仿真分析。仿真结果表明：该阵地任何声频都有指向性；且环形活塞面积和相邻两活塞中心间距愈小、振速幅度愈大、活塞数量愈多，指向性愈强。当环形活塞的面积、振速幅度、数量一定，且相邻两活塞中心间距为活塞外直径（极限值）时，指向性最强。本文的研究在工程上具有重要的指导意义。     

时间调制矩形平面阵超低副瓣方向图综合

将时间调制技术引入到常规矩形平面阵当中,可构成时间调制矩形平面阵。利用差分进化算法和Tseng Cheng方法对静态激励幅度和高速射频开关的工作时序进行设计和优化,可以在较低的激励幅度动态范围比的情况下在中心频率处综合超低副瓣方向图,同时有效抑制边带辐射。通过对一个10×10的矩形平面阵进行仿真得到了-50 dB的超低副瓣,同时边带辐射得到了有效抑制,验证了本文方法的有效性。     

三元组拖线阵声纳垂直指向性最佳阵处理仿真

应用最佳阵处理算法可以在较小的横向尺寸下得到三元组拖线阵声纳非对称的垂直指向性图,从而实现左右舷分辨。本文根据信、噪频带类型,分单频、窄带、宽带三种模式深入探讨了应用该算法获得垂直指向性、进行左右舷分辨的仿真建模途径,对这三种模式各自的用途、相互之间的关系作了分析。最后,对每一种模式均给出了一组仿真实例,并结合实例演示了与常规阵处理相比最佳阵处理所具有的优越性。     

连续旋转馈电微带天线阵的仿真

针对微带阵列天线实现圆极化时轴比窄的不足,引入了一种给微带单元连续旋转馈电的技术,并从圆极化天线的定义出发,采用一种浅显的表述对此技术如何可以提高轴比特性进行了理论分析,得出关于此种阵列结构的一些规则.最后,在2.49GHz工作频率上,对两种微带阵列结构的天线进行了仿真计算,结果表明了此种阵列天线比传统的阵列天线阻抗带宽增加2倍,轴比带宽增加了几乎3倍.