一种优化非均匀阵列天线测向性能的方法

本论文给出了一种新的优化非均匀天线阵列阵元排布的方法阵元微调法。非均匀阵列天线具有许多均匀阵列天线不具备的优点,可以在节省设备量的同时增加天线孔径,但是利用非均匀阵列天线测向时也容易产生估计模糊。解决非均匀阵列天线估计模糊问题的途径之一就是调整天线阵列的排布。计算机仿真证实,经过微调法优化的非均匀阵列的测向性能有很大改善。     

基于相关比幅测向的圆阵干涉仪解模糊算法

针对比幅测向精度较低而干涉仪测向相位易模糊这一问题,提出了一种基于多波束比幅测向的圆阵相关干涉仪解模糊改进算法,实现对小型无人机方位的快速估计。首先,根据目标无人机的图传信号特征值建立离线数据库,利用改进的多波束相关比幅法对无人机来波方向进行粗略测量,通过二次插值法对“栅栏效应”造成的估计偏差进行一定修正;然后,将修正后的角度测量值对干涉仪实测相位差进行解模糊;最后,利用无模糊的相位差通过相关运算实现来波方向的精确估计。该算法将相关运算运用在比幅测向中,有效提高了干涉仪解模糊概率。与传统的比幅测向法和干涉仪测向法相比,该算法只需3组天线就能完成测向功能,其测向精度提高至2°以内,并且该算法对天线一致性要求低,实时性高,可实际应用于圆形阵列测向体制,实现对无人机的快速测向。     

基于稀疏非均匀COLD阵列的极化信号DOA估计

基于稀疏非均匀COLD(concentered orthogonal loop and dipole)阵列,提出了一种极化信号的DOA(direction-of-arrival)无模糊估计算法.该算法利用了稀疏非均匀COLD阵列的阵元数少和孔径大等特点,因而在阵元数目一定的情况下,可获得较高的DOA估计精度.由于稀疏非均匀COLD阵列可分成电磁环和偶极子两个子阵列,通过分析每个子阵列DOA估计的模糊性,给出了整个稀疏非均匀COLD阵列不发生DOA估计模糊的条件.通过计算机仿真证明了该算法的有效性.     

非规则几何结构平面阵列的DOA估计性能

由于受实际环境的限制,天线阵的布设受到一定的约束,而实际测向环境限制了天线 阵列的阵列结构,阵列结构是否合理将直接影响测向的精度。针对特定环境对阵列结构的特 殊要求及二维测向的实际问题,建立了非规则几何结构阵列进行二维测向的数学模型,研究 了基于MUSIC算法的非规则几何结构阵列的二维测向问题,对非规则结构阵列的阵列结构对 测向模糊性的影响进行了分析,以矩形平面阵列和任意形平面阵列为例,对两种阵列的测向 性能进行了仿真比较,结果证明,提出的数学模型对非规则结构平面阵列的研究具有有 效性,可广泛应用于任意平面空间的二维测向。     

均匀圆阵二维波达角估计的Cramer-Rao界

均匀圆阵(UCA)是一种应用广泛的具有二位波达角估计能力的平面阵列。为了从理论上分析 不同阵列参数下到达波方位角(AOA)、仰角估计精度,推导了均匀圆阵二维波达角估计的性 能界, 以此为基础分析了阵列孔径、阵元个数、快拍数以及来波仰角高低与到达角估计精度的关系 ,并通过对UCA MUSIC算法计算机仿真验证了推导结果的正确性。研究结果为波达角估计类 算法提供了可供参考的性能下界,圆阵设计时也不再需要大量的Monte Carlo仿真试验确定 阵列参数,可直接从估计精度表达式中获得。     

数字化宽带测向系统中天线阵列基线设计

为了进一步提高干涉仪的测向精度,增强对宽带信号的适应能力和扩展系统的工作频 率范围,论述了在工作频率范围和测向精度约 束下如何设置天线阵列基线的问题,得到了系统测向不模糊的条件和测向角的最优线性无偏 估计（BLUE）解。仿真实例表明,该结论正确,并可以指导数字化宽带测向系统整体设计和 优化。     

分布式嵌套阵列及其DOA估计

提出了一种分布式嵌套阵列天线结构,由两个相互独立的四级嵌套子阵构成。两个子阵间存在一个基线长度,且满足一定条件。对该阵列天线接收到的信号进行高阶累积量和Khatri-Rao积运算可以得到三个完全相同的均匀直线阵列天线结构。针对新得到的阵列天线结构,使用基于空间平滑技术的双尺度酉旋转不变子空间（ESPRIT）波达方向（DOA）估计算法对信号进行DOA估计。该方法可以有效地提高阵列天线的自由度,进而达到提高估计精度的目地。仿真结果证明了基于所提出阵列天线结构的DOA估计方法的有效性。     

基于微分几何的平面天线阵列测向精度研究

利用阵列流形的微分几何作为分析工具,构造了实际使用中常见的平面天线阵的几何结构,并对这些阵列结构的测向精度进行了研究和全面仿真。通过比较各种天线阵几何结构的优劣,可以从中选择一种合适的、最优的阵列结构,避免设计的盲目性和随意性。这为超分辨阵列结构的选择和设计提供了一条有效的途径,在实际应用中将具有十分重要的参考价值。     

一种利用均匀圆阵对称特性的近场源酉变换估计算法

针对现有均匀圆阵的近场源三维参数估计算法运算量大的缺点，提出了一种基于均匀圆阵对称特性的近场源酉变换估计算法。该算法利用均匀圆阵对称特性将阵列导向矢量进行酉变换和对角化分离处理，消除距离参数，把三维搜索问题化简为二维搜索问题，同时把复值方向矢量转化为实值方向矢量。计算机仿真结果显示,所提算法估计性能优于相关序列降维估计方法，与三维多重信号分类算法性能相当，且通过矩阵分离降维和实值化处理，减少了运算量，有利于工程实时处理。     

基于迭代FFT算法的平面稀疏阵列优化方法

提出了一种基于迭代FFT算法的优化方法来实现平面稀疏阵列的峰值旁瓣电平优化 ,并给出了详细的优化步骤。在给定的旁瓣约束条件下,利用阵列因子与阵元激励之间存在 的傅里叶变换关系,对不同的初始随机阵元激励分别进行迭代循环,就可以降低稀疏阵列的 旁瓣电平。在迭代过程中,根据稀疏率将阵元激励按幅度大小置1置0来完成阵列稀疏。仿真 实验证明了该方法的高效性和稳健性。     

超分辨测向中奇异值分解的FPGA实现

奇异值分解是超分辨测向技术的核心组成部分，现有的并行实现方案适用范围窄，运算量大，迭代时间长。为了满足测向接收机系统的高实时性需求，结合双边Jacobi算法的交换策略和单边Jacobi算法的求角结构，提出了一种改进的实现方法。该实现方法修正了脉动阵列的收敛性问题，提高了复数矩阵的收敛速度。同时，给出了算法的现场可编程门阵列(FPGA)实现结构。仿真结果证明该方案耗时在百微秒以内，能够应用于电子侦察设备。     

基于循环特性的均匀圆阵快速空间谱计算

针对在阵元数多、分辨率要求高的情况下,基于均匀圆阵的空间谱直接计算方法存在计算量大、实时性差的缺点,利用循环矩阵、离散傅里叶变换、卷积运算之间的内在联系,提出了一种快速空间谱计算方法。仿真结果表明,在保持测向性能完全一致的情况下,所提快速算法降低空间谱计算过程中角度搜索阶段的计算量随阵元数增加而增加;且在相同计算量条件下,所提快速算方法可以用于更高精度和分辨率的角度搜索。     

数字化宽带测向系统中的概率解模糊算法

为了进一步提高干涉仪的测向精度,增强对宽带信号的适应能力和扩展系统的工作频率范围 ,以实现数字化宽带测向系统,提出了概率解模糊模型和基于最大后验概率的快速算法。仿 真结果表明,该算法解模糊速度快,解模糊能力强,误解模糊概率低,可广泛运用于干涉仪 等需要解相位差模糊的领域。     

采用天线组阵辅助的连线干涉测量载波相位解模糊

针对航天器初始轨道精度无法满足连线干涉测量（CEI）载波相位解模糊需求的问题，提出了一种采用短基线天线阵辅助的解模糊方法。从理论上分析了载波相位模糊产生的原因以及不同方向角、不同基线长度条件下解模糊对轨道预报精度的最低要求，对具有代表性的1 km短基线天线阵在主站测距加两基线方向角（Rlm）体制下的定位精度进行了仿真，结果表明，方向角越大，该方法的无模糊基线长度扩展能力越强。最后给出了达到最优测角精度的基线长度设置和解模糊流程。     

阵形畸变对拖线阵三维探测性能的影响及补偿技术

针对拖曳阵阵形畸变导致的目标检测不准确问题，首先，分析了阵形畸变对拖线阵三维探测性能的影响，并论证了利用实际阵形在垂直方向形成的孔径实现对目标深度信息提取可行性；然后，依据拖线阵中姿态与深度传感器监测数据，提出一种基于阵形自动拟合的三维补偿技术；最后，通过三维补偿技术修正导向矢量，降低导向矢量与协方差矩阵之间不匹配度，解决阵形畸变所导致的目标检测不准确问题。数值仿真结果表明，对畸变阵形进行三维阵形估计和补偿，实现了对未知目标的三维探测，且避免了标校声源对拖线阵实时探测目标的影响，便于工程应用。     

基于多次观测的机载天线阵列幅相误差自校正方法

针对有源幅相误差校正方法需要已知校正源位置,以及迭代自校正方法依赖初值选取等问题,提出了一种信号源位置未知条件下机载天线阵列幅相误差的自校正方法。所提方法利用机载阵列随机载平台运动过程中的多次观测数据,通过挖掘多组观测数据的特征空间结构,将外辐射源位置和阵列的幅相响应进行分步估计。所提算法在幅相响应的估计过程中,也完成了对辐射源的定位。同时,所提方法对机载平台运动轨迹、阵列具体几何形式均未做特定限制。仿真实验结果表明,当信噪比大于5 dB时,所提算法对阵列幅度误差的估计误差小于0.5 dB,对阵列相位误差的估计误差小于2°,验证了所提算法的有效性。