非均匀阵列模糊问题及测向性能分析

在非均匀线阵上应用空间平滑MUSIC算法进行测向。在排除测向模糊的条件下,阵列设置为中心对称阵列。仿真实验对比了非均匀阵列和均匀阵列的测向性能,结果表明在同时存在相干和非相干信源的信号环境下,前者可以有效估计信源的来向,在相同信噪比的条件下具有更好的抗干扰能力和测向分辨力。     

圆阵及线圆组合阵声源定位方法仿真

为更好地应用阵列定位水下噪声源的位置,本文针对2种规则几何结构阵列的声源定位性能展开研究。建立圆阵(UCA)和线圆组合阵(UCA-ULA)的数学模型,基于music和最小范数(Mini-norm)波束形成原理,分别给出圆阵和线圆组合阵声源定位算法的解析表达式。通过计算机仿真,对比分析了2种典型阵列结构对声源的定位性能影响。仿真结果表明,在较低信噪比(10 dB)时,圆阵和Mini-norm算法组合性能最好,在多信号源时,线圆组合阵与Music算法组合效果更好。     

圆柱形基阵波束形成仿真研究

波束形成问题是阵列信号处理的核心问题。阵列的结构形状、阵元数目和处理算法等因素决定了其空域滤波的性能。本文给出圆柱形基阵的波束形成分解方法;然后深入研究圆柱形基阵的常规波束形成方法和旁瓣控制波束形成方法,通过利用圆阵的相位激励模式,将直线阵中应用的旁瓣控制加权方法应用到圆阵,从而降低圆柱形基阵输出的旁瓣级,以提高基阵性能;最后仿真分析圆柱形基阵在各种不同的加权方式下的性能。     

水声二维角估计中几种基阵的方向图比较

均匀圆阵、矩形面阵和十字阵是水声二维角估计中最常见的3种基阵阵形.在相同阵元数和目标方位参数的条件下,对这几种阵形方向图的相关技术指标进行了性能分析.仿真结果表明,均匀圆阵分辨力较高,矩形面阵空间增益最高.     

基于少快拍条件均匀圆阵波束域MVDR方法

针对在低信噪比条件下,均匀圆阵MVDR性能退化严重的问题,以及波束形成阵元数接近波束数时少快拍波束形成鲁棒性差的问题,提出均匀圆阵波束域MVDR算法:1)通过波束域MVDR提高波束形成的目标分辨率;2)采用对角加载技术提高波束域MVDR波束形成的鲁棒性,实现了在少快拍条件下强鲁棒性的均匀圆阵BMVDR,并通过仿真实验验证。     

一种特殊的非均匀水声阵列稀疏重构方法

为了提高阵元的利用率和水下目标的测向精度,提出了一种特殊的非均匀水声阵列稀疏重构方法。利用2个均匀线性子阵列组成一个非均匀线性阵列作为信号的接收阵列,经过角度划分的非均匀线阵阵列流型阵作为观测阵,采用观测矩阵对信号进行投影测量得到观测值,从观测值中重构原信号进而得到方位信息。在相同分辨条件下,非均匀水声阵列技术可利用更少的阵元来识别更多的水下目标,因而极大地降低传统水声阵列的复杂度。在低先验知识、低信噪比条件下,提高了水声阵列的测向精度。     

子阵波束域自适应波束形成方法研究

阵列输出的有限次快拍处理等效地增加了信号之间及信号与噪声之间的相关性,导致了现有的子阵自适应处理方法在小快拍数目时的性能损失.现提出一种子阵波束域自适应波束形成算法,通过对子阵多波束输出的协方差矩阵求平均,减弱信号之间的相关性,从而提高自适应波束形成算法的性能.仿真结果表明,该提算法在小快拍数情况能够大大提高输出信干噪比,并有效地抑制阵元上接收的随机噪声.     

基于小型圆阵的AUV方向定位算法的研究

水下小型无人系统AUV在海洋探测中起着重要，实现其精准定位与打捞有利于促进海洋经济的发展。传统的具有较高定位精度的装置如长基线等不方便装载与布置，定位效率不高。本文提出一种基于小型圆阵的AUV方向定位算法，被定位的AUV搭载声源，装载在船上的定位系统，采用半径为0.125m的水听器圆阵列，阵元个数为4，水听器阵列接收的信号通过多通道前端处理电路被采集，对每个阵元接收到的信号利用希尔伯特变换相位检测方法检测出各信号的相位恢复无幅度和相位失真的信号，然后使用具有超指向性的反卷积波束形成算法实现AUV方向的准确估计。水池实验表明，小型圆阵系统的相位反卷积波束形成定位算法精度高，定位平均误差为0.233°，主瓣宽度窄，波束平均宽度3.97°。便于装载，相比MUSIC算法具有更好的定位效果。     

基于风驱动算法的机会阵雷达波束图综合

针对机会阵雷达阵列分布随机性所带来的高旁瓣问题,本文基于一种新兴的群体迭代启发式风驱动优化,提出了一种具有最小阵元间距约束的直线型机会阵雷达波束形成方法.首先建立了信号模型和目标优化函数,然后将初始种群限定在去除阵元间距后的阵列孔径中,优化最大旁瓣电平.仿真表明:与传统粒子群算法和遗传算法相比,在满足最小间距的约束条件下,所提算法具有更低的旁瓣电平.     

基于SOCP理论的子阵级干扰多波束形成方法

大型阵列天线包含成百上千个阵元,如果仍然采用基于阵元级的数字波束形成(DBF),则需要对每一个阵元进行加权处理,会导致系统复杂度很高。若将阵列中相邻的若干个阵元划分为单个子阵,然后对每个子阵进行数字波束形成,系统的复杂度将大大降低。同时针对现有方法难以形成多频点、多方向的同时干扰多波束形成等缺点,论文提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)理论的子阵级数字多波束干扰形成方法,仿真结果表明该方法在子阵级可以较好地解决相应约束条件下同时多波束干扰优化设计问题。     

矢量圆阵时域解析MVDR算法研究

为提高矢量圆阵的方位估计性能,将VTAMVDR(MVDR based on Time-domain Aanalysis signals of Vector Sensor)应用在矢量圆阵中,提出矢量圆阵时域解析MVDR算法,研究了矢量圆阵时域解析MVDR算法的原理及实现流程,然后通过仿真分析对比矢量圆阵时域解析MVDR算法与矢量圆阵常规波束形成的波束宽度、方位估计性能和分辨率.仿真结果表明,矢量圆阵时域解析MVDR算法方位估计性能和多目标分辨能力优于常规波束形成算法.     

海上平台通信中的天线组阵方式分析

为提高信息传输中的稳定性与可靠性,提出了将自适应天线阵列应用于海上平台通信的方案,并对均匀直线阵和均匀圆环阵的阵列结构、波束宽度、分辨力、测向范围等性能进行了对比分析,得出结论:均匀直线阵只能实现180°范围扫描,但是在一定范围内具有较高的分辨力;均匀圆环阵分辨力较低,但是可实现全平面扫描、尺寸较小、波束形状及分辨力不随波束指向改变.在海上平台通信的实际应用中,应根据实际需求并结合不同组阵方式的优缺点进行选择使用.     

矢量圆阵时域解析MVDR算法研究

为提高矢量圆阵的方位估计性能,将VTAMVDR(MVDR based on Time-domain Aanalysis signals of Vector Sensor)应用在矢量圆阵中,提出矢量圆阵时域解析MVDR算法,研究了矢量圆阵时域解析MVDR算法的原理及实现流程,然后通过仿真分析对比矢量圆阵时域解析MVDR算法与矢量圆阵常规波束形成的波束宽度、方位估计性能和分辨率。仿真结果表明,矢量圆阵时域解析MVDR算法方位估计性能和多目标分辨能力优于常规波束形成算法。     

使用相位共轭阵列进行声源定位的相关参数研究

基于相位共轭方法采用离散阵列对用于声源定位的相位共轭阵列参数进行了数值计算研究,研究了阵元间距、阵列面积、声源频率和阵列形式等对声场聚焦幅值和空间尺寸大小的影响.数值计算结果表明:采用平面阵列,为突破声波衍射极限,阵元间距应为△≤0.5λ,最优的阵元间距为0.15λ.在近场基于声压梯度测量使用偶极子源的相位共轭阵列,阵列边长满足a≥1.4λ即可,并且随着频率升高,相位共轭声场的幅值增大,得到的相位共轭分辨率降低.对于阵列形式,采用十字交叉阵列可用较少的阵元个数就可以突破衍射极限.如果阵列与声源为共形面,推导出相位共轭声场幅值与声源的辐射声功率成比例,文中还计算并验证了相位共轭声场幅值与辐射立体角的关系.     

干涉仪测向技术研究

在干涉仪测向接收机中,相位测量误差是影响测向精度的关键因素。文章对干涉仪的测向原理进行了分析,并从解模糊方法与阵元阵列方式对测向精度的影响进行考虑,提出了基于长短基线的圆阵干涉仪的测向方式,同时讨论了其可行性,在实际工程应用上具有一定的指导意义。     

阵元位置误差对MMUSIC算法测向性能的影响与分析

首先对MMUSIC算法进行了分析和仿真.然后重点讨论了阵元位置误差对MMUSIC算法测向性能的影响,并以均匀直线阵为例进行了仿真实验.从理论推导和仿真结果可以看出,天线阵阵元位置误差严重影响着MMUSIC算法测向性能,得出了有用结论.     

一种基于互素阵的孔径扩展方法

物理阵元数一定的情况下,通过孔径扩展虚拟出大孔径的方法可以提高目标方向估计的分辨率。本文提出使用基于互素阵的孔径扩展方法,该方法基于互素定理,通过满足一定规则的非均匀布阵,使用两物理存在阵元接收到的信号虚拟出一新的阵元,如此将此非均匀阵列扩展为孔径较大的均匀线阵,然后进行目标波达方向估计。仿真和水池试验表明该孔径扩展方法可以显著地提高空间分辨率,以及能够得到更低的旁瓣级,显然能节省物理阵元,对工程应用来说能降低成本,所以具有良好的应用前景。     

一种基于互素阵的孔径扩展方法

物理阵元数一定的情况下,通过孔径扩展虚拟出大孔径的方法可以提高目标方向估计的分辨率。本文提出使用基于互素阵的孔径扩展方法,该方法基于互素定理,通过满足一定规则的非均匀布阵,使用两物理存在阵元接收到的信号虚拟出一新的阵元,如此将此非均匀阵列扩展为孔径较大的均匀线阵,然后进行目标波达方向估计。仿真和水池试验表明该孔径扩展方法可以显著地提高空间分辨率,以及能够得到更低的旁瓣级,显然能节省物理阵元,对工程应用来说能降低成本,所以具有良好的应用前景。     

复杂平台下相控阵天线近场快速求解算法研究实现

提出基于高频算法的求解相控阵天线近场的快速求解方案。建立相控阵天线子阵列模型,成功应用有源单元法获取单个阵元在考虑耦合情况下的方向图特性数据。给出镜像源法在多三角面片上的射线寻径的实现方法,并成功获取了射线路径。提出基于面片的实时空间区域二分算法的射线寻径加速方法,加速射线寻径过程,提升了程序计算效能,能够快速获取较精确的相控阵天线近场。     

复杂平台下相控阵天线近场快速求解算法研究实现

提出基于高频算法的求解相控阵天线近场的快速求解方案。建立相控阵天线子阵列模型,成功应用有源单元法获取单个阵元在考虑耦合情况下的方向图特性数据。给出镜像源法在多三角面片上的射线寻径的实现方法,并成功获取了射线路径。提出基于面片的实时空间区域二分算法的射线寻径加速方法,加速射线寻径过程,提升了程序计算效能,能够快速获取较精确的相控阵天线近场。