基于均匀圆阵的相干源三维参数估计算法

基于均匀圆阵,提出了一种宽频段信号频率和二维到达角联合估计的新方法—CTDS算法。通过对构造的波达矩阵进行特征分解,该算法能精确地估计具有相同数字频率的相干信号的三维参数,无需多维谱峰搜索,具有计算量小,三维参数自动配对的优点。另外,算法通过增加延迟抽头级数解相干,因此避免了通常的降维解相干算法引起的阵列孔径损失,同时减少了所需的阵元数。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

基于均匀圆阵的求根MUSIC算法测向研究

本文介绍了在均匀圆型阵列情况下,利用模式空间激励技术,将均匀圆阵的阵列流行变换成虚拟线阵的阵列流行。然后介绍了传统的MUSIC算法和求根MUSIC算法的特点,并对这两种算法进行仿真及对仿真结果进行性能分析。通过仿真可以得出求根MUSIC算法比传统MUSIC算法运算量小。     

基于均匀圆阵相干信源的二维DOA估计

随着通信技术的不断发展,信号传输环境变得日益复杂。针对多径传播形成的高度相关和相干信号测向问题,提出了一种基于均匀圆阵相干信源的二维DOA估计方法。该方法利用均匀圆阵轴向虚拟平移解相干,通过去噪后利用虚拟子阵的自协方差矩阵和互协方差矩阵构造波达方向矩阵,利用该矩阵特征分解估计信号的俯仰角;然后将平滑后的自协方差矩阵与波束空间变换矩阵相乘,使圆阵的导向矢量具备范德蒙结构,最后用求根MUSIC算法估计出信号的方位角,完成了相干信号的二维DOA估计。该方法无需二维谱峰搜索,方位角和俯仰角自动配对,计算量小,分辨率高。仿真实验证明了所提方法的正确性。     

基于均匀圆阵的低运算量时空二维Rake接收机实现方法

本文通过引入阵列天线，将传统的1－D Rake接收机推广到了时空域。在均匀圆阵条件下，提出了一种时空二维搜索和跟踪算法，避免了耗时的信号来波方向（DOA）的估计；采用一种适用于CDMA系统的与数据无关的空域滤波器，降低了进行空域滤波器优化的运算量。与基于最优空域滤波器的方法相比，在用户数较大时，本文方法抑制干扰和噪声的能力逼近空域优化方法，而其运算量小于空域优化方法。与具有相当运算量的波束切换方法相比，由于本文中的时空跟踪器能使波束的主瓣始终对准用户来波方向，其抑制干扰和噪声的性能优于波束切换方法。本文最后以数值仿真实验验证了上述结论。     

基于均匀圆阵的二维ESPRIT算法研究

在深入研究均匀圆阵扩展阵列流形的基础上，针对某些均匀圆阵的扩展阵列中含有旋转不变性的子阵列组以及中心对称性质，提出了2种基于均匀圆阵的二维ESPRIT算法，第一种算法减少了一次奇异值分解，第二种算法避免了参数配对。仿真结果验证了算法的正确性和有效性，并且在高斯色噪声条件下，其测向性能均优于MUSIC算法和最大似然算法。     

均匀圆阵的二次加权自适应零点处理

本文从分析均匀圆阵的空间方向性出发,提出了基于最大方向系数约束条件和最大信噪比准则的自适应零点形成的二次加权方法;应用该方法研究了均匀圆阵的一维自适应零点形成问题,通过计算机仿真实验验证了该方法的正确性.     

用均匀圆阵实现宽频段来波信号频率和二维角估计

本文提出了一种在DFT波束空间实时估计入射到均匀圆阵(UCA)上宽频段(1～18GHz)信号的频率、方位角和仰角的方法。该方法可在时间欠采样条件下实现频率无模糊估计,在空间欠采样条件下,用整数搜索法实现方位角和仰角无模糊估计,且频率、方位角和仰角估计可自动配对。模拟频率间接估计算法的估计方差比直接估计算法的方差要小2～3个数量级。仿真实验表明了算法是有效的。     

均匀圆阵中的波束合成技术

针对均匀圆阵天线的阵列布局,建立了天线阵列对信号的接收模型,提出了一种实用的直接加权波束合成技术。在分析了系统误差来源并修正了系统误差校准模型的基础上,给出了详细的波束合成理论推导。结合实际系统给出了工程上的具体实现,并运用正交校准技术对由设备通路引起的系统误差进行校准。对该算法进行计算机仿真验证其可行性,并与实际效果图进行比较,指出算法的优点和不足。所给出的理论和方法都通过了工程检验,具有一定的实用性。     

基于均匀圆阵的空时二维波达方向估计算法

提出了一种适合于均匀圆阵的空时二维波达方向估计方法,该方法先利用模式激励技术对接收数据进行变换,再利用变换后数据之间的互相关关系将数据进一步映射到空时域,然后构造出一对空时DOA矩阵束,通过矩阵束的广义特征值就能够计算出所有入射信号的方位角和俯仰角.该方法完全避免了DOA矩阵类方法中难以克服的角度兼并问题,与UCA-ESPRIT算法相比,减小了孔径损失,使能够估计的信号数目增加了一倍.该方法具有免搜索和参数自动配对的特点.仿真结果证明了该算法的性能.     

稀疏圆阵的解相干求根MUSIC算法

针对稀疏圆阵的波达方向估计问题,提出了解相干求根MUSIC算法(Sparse UCA Decorrelation Root-MUSIC,SDR)。通过改进传统的波束变换方法,进行相位校正,并在波束域进行误差补偿,得到具有共轭对称结构的波束域导向矢量。在波束域进行前后向平均处理和使用求根MUSIC算法,实现多组相干源的解相干,且避免了谱搜索,减少了运算量。平均处理增加了数据量,算法在低信噪比和低快拍数情况下有更好的估计性能。计算机仿真表明,本算法适用于稀疏圆阵对相干源的DOA估计而且有较好的估计性能。     

2-D SPATIAL-SPECTRUM ESTIMATION FORWIDE-BAND SOURCES BASED ON INTERPOLATED CIRCULAR ARRAYS

In array signal processing, 2-D spatial-spectrum estimation is required to determine DOA of multiple signals. The circular array of sensors is found to possess several nice properties for DOA estimation of wide-band sources. C. U. Padmini, et al.(1994) had suggested that the frequency-direction ambiguity in azimuth estimation of wide-baud signals received by a uniform linear array (ULA) can be avoided by using a circular array, even without the use of any delay elements. In 2-D spatial-spectrum estimation for wide-band signals, the authors find that it is impossible to avoid the ambiguity in source frequency-elevation angle pairs using a circular array. In this paper, interpolated circular arrays are used to perform 2-D spatial-spectrum estimation for wide-band sources. In the estimation, a large aperture circular array (Υ>λmin/2) is found to possess superior resolution capability and robustness.     

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。     

用平行四边形阵列实现闭环形式2维角估计

提出了适用于平行四边形阵列的２维酉ＥＳＰＲＩＴ方法,它是一种闭环形式的高分辨算法,对信号源方位角和仰角估计实现自动配对。给出了两类酉变换矩阵,将复数域的矩阵运算转换到实数域。除了初始变换和最后维数等于信号个数的矩阵特征分解外,整个过程都采用高效的实值计算。最后对算法做了一阶近似渐进性能分析。仿真结果表明算法是有效的。     

基于均匀圆阵的近场源三维参数估计

基于均匀圆阵,提出一种近场源距离-方位角-俯仰角联合估计算法。利用阵元观测数据,构造一组高阶累积量矩阵,通过矩阵联合对角化技术得到阵列流形矩阵的估计。根据阵列流形矩阵的估计以及近场和远场条件下方位角相同的结论,获得方位角的估计。利用阵列流形矩阵和方位角的估计,得到距离和俯仰角的估计。该方法无需二维频域峰值搜索或参数配对。计算机仿真验证了算法的有效性。     

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。     

Synthesis of concentric circular antenna arrays using dragonfly algorithm

Due to the strong non-linear relationship between the array factor and the array elements, concentric circular antenna array (CCAA) synthesis problem is challenging. Nature-inspired optimisation techniques have been playing an important role in solving array synthesis problems. Dragonfly algorithm (DA) is a novel nature-inspired optimisation technique which is based on the static and dynamic swarming behaviours of dragonflies in nature. This paper presents the design of CCAAs to get low sidelobes using DA. The effectiveness of the proposed DA is investigated in two different (with and without centre element) cases of two three-ring (having 4-, 6-, 8-element or 8-, 10-, 12-element) CCAA design. The radiation pattern of each design cases is obtained by finding optimal excitation weights of the array elements using DA. Simulation results show that the proposed algorithm outperforms the other state-of-the-art techniques (symbiotic organisms search, biogeography-based optimisation, sequential quadratic programming, opposition-based gravitational search algorithm, cat swarm optimisation, firefly algorithm, evolutionary programming) for all design cases. DA can be a promising technique for electromagnetic problems.     

基于均圆阵的扩展循环 MUSIC 算法简

将循环平稳理论引入到均匀圆阵的波达方向估计中,提出了一种基于圆阵的扩展循环MUSIC算法。同时利用信号的循环相关阵和循环共轭相关阵的信息,有效抑制了同频带内干扰和噪声的影响,实现了感兴趣信号与干扰信号的有效分离。仿真实验结果表明,所提算法具有较高的波达方向估计精度和较好的多信号分辨能力,且突破了经典MUSIC算法关于信源数不能超过阵元数的限制。     

2D-DOA estimation of noncircular signals for uniform rectangular array via NC-PARAFAC method

In this paper, we propose a two-dimensional direction of arrival (2D-DOA) estimation algorithm for uniform rectangular array via noncircular-parallel factor (NC-PARAFAC) method. Compared to the conventional parallel factor (PARAFAC) algorithm, the proposed algorithm exploits the property of noncircular signals to double the array aperture. Therefore, the angle estimation performance of the proposed algorithm is better than the conventional PARAFAC method. The proposed algorithm achieves automatically paired two-dimensional angle estimates, and has better 2D-DOA estimation performance than some conventional algorithms, which include estimation of signal parameters via rotational invariance technique (ESPRIT), propagator method (PM), PARAFAC algorithm, noncircular-ESPRIT (NC-ESPRIT) and noncircular-PM (NC-PM). We also derive the Cramér–Rao bound for the 2D-DOA estimation of noncircular signals with uniform rectangular array. Simulation results verify the effectiveness and improvement of the proposed algorithm.