一种改进的非均匀线列阵宽带波束形成方法

研究无线网络宽带信道优化问题,关于非均匀线列阵可以使用较少的阵元避免栅瓣的出现,针对非均匀线列阵的宽带波束形成问题.采用非均匀线列阵进行宽带波束形成方式,为了使非均匀线列阵在无失真接收信号的同时更好地抑制噪声,需要设计低旁瓣的宽带恒定束宽波束;利用渐近理论宽带非均匀线列阵的设计方法和优化方法相结合,提出了一种改进的宽带非均匀线列阵的设计方法,并给出了一个设计实例.仿真结果表明,方法可以在使用较少阵元数的情况下避免栅瓣的出现,同时得到低旁瓣的宽带恒定束宽波束,更好地满足波束性能要求,提高了宽带性能.     

机载MIMO STAP收发天线联合设计研究

针对机载多输入多输出雷达进行动目标检测时,天线稀疏出现栅瓣导致盲速、天线密布导致冗余及布阵需考虑平台尺寸等问题,对天线结构进行研究.首先基于相位中心等效原理,讨论一定收发阵元数目下如何实现最大自由度和最大孔径;然后根据机载平台结构,设计更合理的收发天线布阵结构;最后结合多相编码进行空时自适应处理,实现动目标检测和杂波抑制.仿真实验表明,与其他天线结构相比,本文方法可获得更好的动目标检测性能.     

盲源分离与高分辨融合的DOA估计与信号恢复方法

目标方位估计(Direction of arrival, DOA)和信号恢复分别是水下目标定位、跟踪与识别的前提.基于盲源分离方法可以得到含有阵列流形信息的解混矩阵, 融合成熟的高分辨方法提出了一种新的方位估计、信号恢复模型和方法. 在宽带信号背景下进行了仿真实验, 结果表明该方法可实现目标方位的实时估计和目标信号的恢复. 在同等条件下完成同样的目标方位分辨率, 比单纯的高分辨方法要求的阵元数和快拍数较少, 要求的信噪比要低. 海上实测数据检验也表明, 比常规的最小方差无失真响应(Minimum variance distortionless response, MVDR)方法得到了更好的结果, 明显提高了弱目标信号的空间谱能量, 增强了检测弱目标信号的能力.     

基于数据重构的宽带相干源MVDR算法

研究了基于数据重构的宽带相干源最小方差无畸变响应（MVDR）算法, 以采样定理为基础, 将同一时刻不同阵元的输出看做是连续线列阵的采样, 将时域的数据重构方法引入空间的阵元域数据, 从而实现宽带相干源的方位估计, 并提出了一种聚焦误差求取方法, 用于分析宽带相干源MVDR算法的性能。计算机仿真了FFT插值法和数据重构法的方位估计结果, 表明对于宽带MVDR算法, 数据重构方法比起FFT插值法具有更好的分辨概率和更低的均方根误差。     

子阵叠加结构降低宽带阵列副瓣电平方法研究

对于子阵级使用延迟线,单元级使用移相器的阵列,当工作频率改变时,由于子阵级方向图中的栅瓣落入单元级方向图的主瓣区域,使阵列方向图的副瓣电平升高.通过采用子阵叠加结构可以有效降低阵列方向图的副瓣电平.仿真结果表明在子阵叠加结构中,除了在子阵级和单元级使用加权分布降低副瓣电平外,子阵叠加比决定了阵列的副瓣性能.当在子阵级和单元级使用泰勒分布,并且子阵叠加比为2时,工作在宽带、宽角下的阵列可以获得较好的副瓣性能.     

基于MOPSO与凸优化算法的稀布圆阵列方向图优化

为了降低稀布阵列的峰值旁瓣电平并抑制稀布阵列的栅瓣,提出了一种多目标粒子群与凸优化相结合的方向图综合算法。该算法将多目标粒子群优化(Multi-objective particles swarm optimization,MOPSO)作为全局搜索器,凸优化算法作为局部搜索器来搜索最优解,优化的变量不仅是阵元的权值,而且还加入了阵元位置这一参数,从而能够提供更多的自由度来控制稀布阵列的性能。基于30阵元的稀布圆形阵列的仿真结果表明：与单纯使用MOPSO算法相比,本文提出的用MOPSO算法优化阵元位置,凸优化算法优化阵元权值的联合优化算法,得到的栅瓣和峰值旁瓣电平都小于-19.3　dB。     

基于声矢量阵的宽带信号源方位估计

由于目标特征和水声信道的复杂性,阵列所接收的往往是宽带信号,它具有携带目标回波信息量大、混响背景相关性弱的特点,因此有利于信号的检测、参数估计和目标特征的提取.声矢量阵单个阵元能同时测量声场中的声压量和3个正交的质点振速分量,相对于声压阵,它能获取更多的声场信息.因此论文通过均匀声矢量阵运用FFT插值和RSS聚焦的MUSIC算法对宽带相干源DOA估计进行了研究,改善了对弱相干信号源的方位分辨和估计性能,实验所获得的仿真结果表明了该方法具有较高的参考价值.     

实验室波导下的三维跟踪器——基于DSLA的空时宽带阵处理

定位与跟踪是海洋声学的基本问题。海洋是一个上边界为空气—海水,下边界为海水—海底的波导环境。海洋环境具有复杂性,在本论文中我们采用空时宽带的思想来提高可靠性。我们将双螺旋线阵(DSLA)作为接收阵以体现空间上的宽带。我们将发射源的频带设为宽带以体现时间上的宽带。在目标的定位中,我们采用了匹配场处理(MFP)的方法。在目标的跟踪中,其理论是基于Gauss—Markov状态—空间模型的序贯贝叶斯源跟踪的方法。     

平面阵天线栅瓣性能分析

在相控阵天线设计中,增加阵元间距能提高天线分辨率,但天线波束会出现栅瓣,栅瓣多值性导致目标位置模糊,接收机错误跟踪。因此,阵元间距的合理取值是相控阵天线设计的重要内容。首先建立了阵列天线方向图函数模型,然后推导出矩形阵和三角阵栅瓣出现的位置及不出现栅瓣时阵元间距的取值范围,最后通过MATLAB仿真来验证结论的正确性。     

一种新的矢量传感器线列阵波束形成算法

为了提高基于矢量线列阵的目标方位估计能力,将基于时域解析信号实现最小方差无畸变响应（ MVDR）的方法——TAMVDR算法引入到了矢量线列阵信号处理中,提出了实现矢量线列阵波束形成的VTAMVDR算法。理论分析了矢量线列阵VTAMVDR算法的原理,该算法通过Hilbert变换对时域宽带信号引入复权向量,不需要进行子带分割,且不需要对数据进行分块处理,获得稳定优化权向量估计所需要的数据长度远小于频域MVDR方法,数据长度合适时,单次快拍即可实现波束形成,大大降低了运算量。仿真和海上试验数据分析结果表明：VTMVDR算法相比于频域MVDR算法具有较好的性能,具有更高的分辨率和更窄的波束角,有更好的探测性能。     

基于微遗传算法的稀疏天线阵列优化方法

为生成无栅瓣、高空间分辨率的方向图,均匀平面阵列使用的天线单元数量很多,实现难度和成本高。稀疏布阵只需要相对较少的单元数目,会出现旁瓣电平升高、测向模糊等问题。通过对天线阵列特性进行分析,以全向一致、无栅瓣、低旁瓣的高分辨方向图为目标,利用微遗传算法对多重圆环阵列单元的位置参数进行优化,性能分析表明综合出的多重圆环阵列具有方位角对称、旁瓣电平低、起伏小的特点,且该算法优化效率高、收敛速度快。     

A novel high degree of freedom sparse array with displaced multistage cascade subarrays

The coprime array is a recently developed sparse array that is widely used in direction-of-arrival (DOA) estimation. The degree of freedom (DOF) for existing coprime arrays relies on the virtual array model, which is limited to the array structure. Furthermore, the continuous virtual array aperture is restricted. This paper aims to propose a novel high DOF sparse array with displaced multistage cascade subarrays to further increase the length of the continuous virtual array and improve the DOF. Through cascading and separating the same sparse arrays, the continuous virtual array aperture is improved and the accuracy of the direction-of-arrival estimation is increased. It is proved that the range of the displaced distance for the maximized continuous virtual array can be obtained. The comparison between the array configuration presented in this paper and the existing common arrays are analyzed. The simulation experiments show that, compared with the uniform array, the coprime array, the nested array, and the coprime array with displaced subarrays (CADiS), the sparse array configuration proposed in this paper can significantly increase the aperture of the continuous virtual array, greatly improve the array DOF and the DOA estimation accuracy, and effectively estimate the DOA of multiple sources in underdetermined conditions.     

水下成像的稀疏阵列乘性处理

针对阵列传感器布阵设计中的冗余问题,提供了一种水下声学成像稀疏阵列的处理方法。采用稀疏阵列乘性处理方法可合成一个收发一体的虚拟阵列且虚拟阵元数目等于实际阵列发射阵元与接收阵元的乘积。依据相位中心近似的原理,对虚拟阵元的布阵位置进行了数学的解析表示,使用几种不同结构的稀疏阵列进行比较。实验结果得出,使用上述方法建立的稀疏阵列性能指标在三维声场、波束、导向矢量、主瓣宽度和峰值旁瓣级等方面与同等数量的收发一体Mills cross稀疏阵列一致。表明了乘性处理方法能有效解决阵元冗余问题,利用上述方法可得到一种优于Mills cross的新型稀疏阵列。     

基于迭代加权L1范数的稀疏阵列综合

针对阵列天线在相控阵雷达、卫星通信以及MIMO雷达系统等实际应用中重量、尺寸和成本受限的问题,提出了一种基于迭代加权[L1]范数的稀疏阵列综合方法。通过对稀疏阵列综合理论的分析,提出使用加权[L1]范数代替[L0]范数,避免了NP问题的求解;通过复数求导结合启发式近似方法对阵列激励进行优化选择,即可得到一个其辐射波形逼近给定的期望值的稀疏阵列。仿真结果表明,与现有的稀疏阵列综合方法相比,该方法可以在满足辐射特性的前提下得到阵元数目更少同时孔径更短的阵列。     

稀疏阵列的波束形成与控制方法

首先从信号与信息处理的角度阐述了波束形成所要解决的技术问题和波束形成的理论优势和方法局限,并对传统的基于空域波形采样的波束形成技术进行了再思考。其次,分析了稀疏阵列的布阵特点对波束形成技术的挑战,给出了空域、时域、频域分布式相参信号处理等关键技术及其理论性能的分析与比较结果,并利用实例分析了空、时、频协同采样克服低维欠采样模糊的可行性。最后分析了在实际应用中遇到的一些非理想因素对稀疏阵列波束形成与控制的影响及其解决方法。     

应用稀疏数组存储病案首页数据研究

病历数据性质特殊，一般数据模型用于其管理比较困难，因此需要研究寻找适合的特殊数据模型。病案首页是病历的一种摘要，病历数据的许多特性均反映到病案首页中。本文将介绍一种应用稀疏数组存储病案首页的存储结构设计，以及基于稀疏数组的病案首页系统如何利用稀疏数组的特性，使存储结构既能保证长久数据的应用连续性，又能不断适应结构变化，同时介绍其独特的数据存储体系和数据备份方案。     

基于FPGA的光栅地震检波器信号处理研究

光栅地震检波器是基于光栅检测技术设计的一种新型数字传感器,基于单片机的光栅地震检波器信号处理速度较慢,现场可编程门阵列FPGA时钟频率高,内部延时小,硬件资源丰富,在控制数据采集、转换等方面有着单片机和DSP所无法比拟的优势。为了提高光栅地震检波器的测量精度和分辨力,该文进行了基于FPGA的光栅地震检波器信号处理研究,并将软件细分原则应用于信号处理系统中。该系统基于硬件描述语言Verilog和PicoBlaze软核进行设计,在有效地减小电路板面积的同时,可实现数据的快速采集和高精度测量。