阵列通道不一致条件下波达方向估计及其校正

现有的基于特征分解类的角度超分辨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,算法的估计性能会严重下降,甚至失效.针对此问题,提出了一种波达方向估计和通道误差校正的新算法,先对各子阵接收信号预处理,使得通道误差对每个子阵的影响一致,这样阵列旋转因子就与通道误差无关,再利用阵列旋转不变性,实现波达方向估计和阵列通道误差的校正.无需校正源,也不需要知道通道误差的先验信息,无需多维搜索寻优和迭代.理论分析和计算机仿真都表明新算法的优越性.     

基于IMU体对角线旋转的双轴旋转方案

旋转调制技术可以有效降低惯导系统的导航误差,但目前常规旋转惯导系统的机械结构无法更进一步提升误差调制效果。基于惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)体对角线安装结构,提出了一种改进的双轴旋转方案。方案选取IMU 3个正交惯性器件的体对角线为水平旋转轴,与该轴正交的旋转轴为垂向旋转轴。通过改变水平和垂向旋转轴的旋转速度、方向和次序实现双轴旋转。由于旋转轴与惯性器件均不同向,在旋转的任意时刻,3个方向的惯性器件误差均得到了调制。首先,建立了基于体对角线旋转方案的数学模型,在此基础上推导了坐标变换关系与误差方程,得到了误差传播特性,验证了改进方案的优势。最后,进行了系统综合误差的仿真校验。在相同误差条件下,系统位置误差由传统方案的0.418 9海里/120小时减小到0.120 7海里/120小时,验证了改进方案抑制误差的有效性。     

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.     

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.     

分布式nested阵列及其高精度DOA估计

为了进一步提高分布式阵列的自由度和分辨力,提出一种分布式nested阵列。该阵列将nested阵列作为分布式阵列的子阵。基于Khatri Rao积, nested子阵可提高整个阵列的自由度。分布式nested阵列以较少的阵元数及硬件成本实现大的孔径和较高的分辨力,而且提高了目标波达方向(direction of arrival, DOA)估计的精度。并利用基于Khatri Rao积的空间平滑酉旋转不变子空间(estimation of signal parameters via rotational invariance techniques, ESPRIT)算法进行DOA估计。其先对协方差矩阵向量化提高自由度,然后利用空间平滑对新数据协方差矩阵进行秩恢复,最后使用双尺度酉ESPRIT算法得到DOA估计。仿真结果证明所提方法的有效性。     

遗传算法与旋转正交设计的结合应用

将遗传算法与旋转正交法结合起来 .在对种群进行操作的过程中 ,通过旋转正交法将问题可行域的不同正交子空间的最优个体不断引入到种群中 ,提高遗传算法的搜索效率和稳定性 ,同时有效的避免了多峰情况下经常出现的非成熟收敛现象.     

基于有限元的悬臂梁式压电换能器的模型辨识

利用Coventorware软件对悬臂梁式压电换能器进行有限元分析,通过谐响应分析获取了该模型感兴趣频段上离散的幅频和相频数据,然后利用基于倒实频特性与倒虚频特性的最小二乘法进行传递函数参数估计,获得了该换能器的二阶近似传递函数模型。用近似传递函数计算出的系统阻尼比与有限元分析中设定的基本相同,由该传递函数确定的幅频特性曲线和相频特性曲线与仿真数据拟合良好(相对误差约为4%),表明所得传递函数模型与仿真模型是一致的。     

宽带阵列互耦建模及其对DOA估计的影响

为了研究不同几何分布的宽带阵列对互耦效应的适应能力,建立了一种互耦条件下新的宽带阵列天线接收数据模型.基于该模型比较了互耦效应对各种测向方法性能的影响,以及几种常见阵列结构对互耦效应的适应能力.最后提出了一种宽带互耦补偿的思想,利用各频率点上互耦矩阵的测量值实现了对宽带阵列的互耦补偿.     

平面反射阵列天线的研究进展

对平面反射阵列天线的研究进展做了比较全面的讨论,介绍了一些典型的平面反射阵列天线结构形式。通过改变天线的内部结构或尺寸,使得各微带贴片的反射波达到同相。平面反射阵列天线按结构一般可分为三类:通过调节每个贴片的尺寸来达到同相;每个贴片的尺寸相同,改变每个贴片上连接的相位延迟线长度来调节相位;每个贴片的形状完全相同,但旋转角度不同,以此达到调相的目的。     

基于指数渐变馈电结构的超宽带抛物面天线设计

设计了一种超宽带抛物面天线,将其馈电部分设计为指数渐变形式的四个馈电臂。给出了该天线的设计思想和设计方法,通过电磁仿真着重研究了指数渐变率和馈电臂间夹角对天线性能的影响,并详细分析了天线的阻抗特性和辐射特性。根据所设计的参数制作天线实物并进行测试,实测天线电压驻波比小于2的频带宽度达到0.95 GHz~20 GHz,天线的增益在2 GHz~14 GHz范围内为15.5 dB~30.5 dB。仿真与测试结果表明,该天线具有超宽带和高增益的特点,非常适用于超宽带通信、超宽带雷达以及无线监测与管理等系统。     

旋转相控阵雷达变数据率目标跟踪算法

旋转相控阵雷达由于天线面阵旋转和电子波束偏移限制,每天线周期有66.7％左右的时间不能照射到正在跟踪的目标,可连续取值的自适应变数据率跟踪算法不适用于旋转相控阵雷达.在Cohen研究基础上,提出一种离散取值的变数据率跟踪算法应用于旋转相控阵雷达目标跟踪.该算法在直角坐标系下进行运动状态估计,在球坐标系下计算跟踪残差,利...     

制导武器共形天线阵列的配置方式

针对制导武器共形相控阵天线阵列形成特定波束指向的方向图特性问题,讨论了几种共形天线阵列的配置方式。首先建立棱锥阵列和圆锥阵列的几何模型,再分别就棱锥阵列和圆锥阵列讨论天线单元的不同配置方式,并建立各自的天线方向图函数和方向性增益函数。通过比较各种阵列配置方式下的天线方向图副瓣特性及共形天线阵列的方向性增益,综合选取副瓣最小和方向性增益最高的制导武器共形天线阵列的最优配置方式。仿真结果表明,在同等参数配置条件下的圆极化圆锥矩形栅格阵列可以作为制导武器共形天线阵列的最优配置方式。     

宽带相控阵雷达的设计准则与发展方向

宽带相控阵雷达是一种新型的成像雷达,在弹道导弹防御(BMD)中有着重要的应用。首先回顾了国外宽带成像雷达的发展,分析了宽带相控阵雷达的波形选择、子阵的选择及自适应波束形成的实现结构,并给出了有源固态宽带相控阵雷达宽带线性调频Stretch处理的信号处理组成框图,提出了宽带相控阵雷达的未来发展方向。所提的设计准则与给出的发展方向对未来弹道导弹防御雷达的研制有一定的参考意义。     

Signal processing method of a novel polarized array radar seeker

This paper proposes a novel polarized radar seeker based on the polarized antenna array. A fully polarized signal processing method for the proposed radar seeker is studied under the environments with electromagnetic interferences. A dual polarized antenna array is employed to transmit and receive the radar signals. The instantaneous polarization signal processing technique is used to detect and recognize the targets. The direction of arrival （DOA） of the target is measured through the spatial spectrum with high resolution for the polarized array radar seeker system. The fully polarized signal model of the polarized array radar seeker is formulated and a specific signal processing algorithm is expounded. The theoretical research and numerical simulation results demonstrate that the proposed radar seeker has good performances in target detection and electronic warfare. The research results can provide an effective technical approach to develop and research the new generation radar seeker.     

一种耦合振荡器阵列有源耦合网络设计

推导了耦合网络耦合带宽和品质因数的计算方法,分析了无源耦合网络的缺点,提出了一种新的有源耦合网络设计方案。同时,利用放大器的输出饱和状态,改善了阵列的幅度和相位特性,即使存在幅度分布不均匀的影响时,仍可以通过调整阵列两端的振荡器的自由振荡频率,使得阵列相位分布具有较好的线性梯度。理论分析和仿真结果表明,有源耦合网络利于工程上实现较宽的耦合带宽。     

圆锥台共形阵列波束扫描角及孔径规划

针对毫米波复合制导体制下圆锥台共形阵列与多模传感器孔径复合问题,构建了圆锥矩形栅格阵列,基于线性优化二分法提出了一种圆锥台共形阵列孔径规划方法。为了克服圆锥台共形阵列的孔径尺寸规划受阵列结构和波束扫描特性的限制,首先任意选定若干扫描角度分别进行波束综合;然后以综合后的波束宽度、阵列增益为参考,确定波束扫描区域;最后在波束扫描范围内保持波束基本性能不变的前提下,基于线性优化二分法对圆锥结构进行截取,获得满足波束综合性能的圆锥台阵列孔径尺寸。仿真结果表明该方法合理、有效。     

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。     

宽带相控阵雷达中波束形成问题的研究

多功能宽带相控阵雷达可以灵活地切换于多种工作模式和实现高分辨成像,成为相控阵雷达发展的重要方向。工作在成像模式时,系统采用具有一定带宽的信号,传统窄带波束形成的方法在宽带相控阵雷达中不再适用。对宽带相控阵雷达中波束形成问题进行了讨论,对波束方向图的畸变给出了定量分析和实验结果。在此基础上,提出了频域宽带波束形成方法中频率柜划分的依据。     

阵列天线通道误差的盲校正

基于特征值分解的高分辨率DOA估计MUSIC算法,在理想阵列条件下性能很好,但对噪声扰动和系统误差都很敏感,噪声扰动和系统误差会严重恶化这一类算法的性能,使其分辨率下降。提出一种基于MUSIC算法的盲校正方法,需要在阵列周围满足远场条件的地方布置一个RF信号源,不需要知道信号源的方位角,就可以精确校正阵列天线的通道误差。仿真结果证明这种方法有效,校正结果理想。