基于全相位FFT的稳健型时间调制阵列测向

基于谐波特征分析的时间调制阵列测向方法的正确性与精度严重依赖接收谐波的估计精度. 传统的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)或快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)在估计谐波的幅相时,由于信号频率通常偏离采样频率的整数倍,会形成栅栏效应,从而引起基于谐波特征分析的时间调制阵列测向的精度降低甚至失效. 针对该问题,本文将全相位FFT引入二单元时间调制阵列接收谐波的分析中,通过提升谐波幅相估计的鲁棒性来提升时间调制阵列测向方法的稳健性. 仿真结果表明,当信号的载频为频谱分辨率的任意小数倍时,提出的全相位FFT时间调制阵列测向方法均能正确测向,且随着信噪比的增加,测向均方根误差收敛至0. 本文工作提升了基于谐波特征分析的单通道时间调制阵列测向方法的稳定性。     

基于频谱特征分析的多谐波时间调制阵列测向方法

针对基于谐波特征分析的时间调制阵列(time-modulated array, TMA)测向技术中信息利用率低的问题,提出了一种基于信号频谱特征分析的多谐波TMA测向方法.通过分析接收信号的频谱特征,构建了基于信号频谱特征多谐波测向模型,推导了基于频谱特征的来波方向最优线性无偏估计(best linear unbiased estimation, BLUE)表达式,从而提高了测向精度及稳定性.以BPSK信号为例,通过仿真实验验证了所提算法的有效性,同时搭建了工作于S频段的二单元TMA测向系统证实了所提方法的可行性.     

基于谐波分析的两阵元时间调制阵列测向方法

提出了一种利用时间调制阵列分析入射信号谐波特性的测向方法,针对传统的测向系统较为复杂,信号处理计算量大的问题,文中方法采用两个天线阵元和两个单刀单掷开关,在计算过程中使用了离散傅里叶变换减小了信号处理的计算量,数值仿真验证了该方法的有效性,且具有较好的测向精度。     

时间调制阵列天线的非理想波形调制研究

针对时间调制阵列天线中射频开关的非理想特性,开展了多种波形调制下的谐波特性研究.首先,推导了非对称梯形波/升余弦波周期调制的傅里叶系数,分析两种调制波的非对称性对各次谐波的幅度、相位和能量占比的影响;在此基础上,通过实验获得了一组实验调制波,并运用三角函数多项式拟合真实调制波形的上升沿与下降沿;最后,讨论了各种波调制与实测谐波分量的差异性.结果表明,与已有调制波相比,本文所提出的非对称梯形波、非对称升余弦波和拟合波的调制更接近真实波调制.     

基于人工神经网络的时间调制阵列谐波波束形成

针对时间调制阵列(time-modulated array, TMA)提出了一种基于人工神经网络(artificial neural network, ANN)的谐波波束形成技术.该技术通过一个由编码器和解码器串联组成的ANN实现时序信息的优化,其中,编码器以目标角度的方向图约束值作为输入,通过在线训练输出对应的激励值;而解码器经过预训练可以实时输出辐射方向图.然后利用训练完成优化后的激励可以获得不同阵元的开关导通持续时间和起始时刻. 8元/16元不同指向TMA谐波波束形成算例仿真结果表明,所提方法可以有效抑制副瓣电平(sidelobe level, SLL),快速精确控制方向图,在目标角度实现高方向性波束形成,同时该方法具有耗时短、鲁棒性好和易调节的特点,有望应用于快速目标搜索和跟踪.     

基于时间调制阵列的全向宽带测向方法

为解决时间调制测向技术中由线型阵列对称性和固定基线长度引入的目标前后向模糊问题和测向带宽受限问题,提出了一种基于五单元时间调制阵列的全向宽带测向方法.通过将一维线型阵列扩展为二维平面阵列,提高空间自由度以区分来波前后向;进一步结合虚拟基线技术,利用相邻单元排布间距的差异性引入虚拟相位差,解决工作频率变化引起的相位差模糊问题,从而实现全向宽带测向的目标.通过数值仿真在3倍频程工作带宽条件下有效实现了360°全向测向,验证了所提出方法的可行性.     

2比特时间调制阵列的非理想特性建模研究

针对时间调制阵列存在的仿真与实际性能偏差问题,提出了一个考虑非理想特性的2比特时间调制阵列模型. 这一模型全面考虑了射频开关的瞬态切换、波束形成网络的幅相不平衡,以及天线的单元互耦、边缘效应、极化纯度等多种非理想特性,能够模拟实际的时间调制脉冲,进而准确分析2比特时间调制阵列的辐射性能. 一款Ku波段的2比特时间调制阵列样机验证了模型的有效性. 仿真和测试结果表明,相比理想模型,提出的非理想模型在计算副瓣电平、交叉极化电平、增益损失等方面都具有更高的准确性. 这一模型为分析实际2比特时间调制阵列的辐射性能提供了一种可靠的技术手段.     

基于时间调制多波束阵列的单通道全向测向方法

基于多波束阵列的测向方法具有测向精度高的优势,但各波束都需要独立的射频通道,导致其测向系统复杂且成本高,通道之间的幅相不一致也会增大测向误差。本文提出了一种基于时间调制多波束阵列的单通道全向测向方法,通过时间调制技术将多波束阵列测向系统简化为单通道系统,利用接收信号的谐波特征获得不同波束的接收信号强度实现高精度测向,同时降低了系统的复杂度及成本。仿真结果表明在相同条件下,本文提出的方法比基于多波束阵列的多通道测向方法具有更小的测向误差。经实测验证,本文的方法在4～5 GHz频带内的测向误差小于1.3°,低于现有的多波束阵列测向误差。     

基于时间调制的单通道多基线相位干涉仪测向

基于时间调制理论,提出了一种单通道框架下的多基线相位干涉仪测向方法,其克服了传统相位干涉需要多个射频通道带来的系统复杂度高以及通道幅相不一致性问题.所提方法利用单刀多掷开关周期性接通多基线相位干涉的各天线单元,并从接收信号产生的谐波特征中同时估计多组基线产生的相位差.首先分析传统多基线相位干涉仪测向存在的局限性,然后提出基于时间调制的单通道多基线相位测量方法,最后结合2～8GHz宽带测向需求,设计四基线相位干涉仪并进行仿真.仿真结果显示,在2～8 GHz范围内,测向误差能达到0.1°以内,证明了本文方法的有效性.     

宽带多信号测向技术

目前，以快速傅里叶变换为基础的宽带多信号测向技术可在多种测向方法的设备中实现，这是数字信号处理技术在无线电测向技术应用中所取得的硕果。     

一种基于深度强化学习的测向基线布阵技术

针对现在工程项目中测向阵列基线的布阵方法存在耗时耗力、严重依赖于技术人员测向经验且复杂测向阵列难以设计等问题,提出了一种利用深度强化学习方法实现测向阵列基线自动生成技术。基于相关干涉仪测向机制,采用深度强化学习方法构建测向布阵智能体,重点突破多场景多实体仿真建模、布阵智能体构建、测向效能评估等关键技术;利用强化学习反复试错机理,迭代优化得到符合指标的最优测向阵列,大大提高布阵效率和测向质量,并通过实验证明了该方法的有效性。采用该技术设计的阵列基线已在实际项目中进行测向试验验证,各项指标均满足实际工程应用要求。     

基于典范相关分析的时差测向技术研究

测向是电子战系统的一个重要组成部分,测向精度直接对信号分选、识别、定位、干扰决策等都产生较大的影响.时差测向的准确度和灵敏度都相对较高,在无源测向中具有广阔的应用前景.针对时差测向抗干扰性能差和噪声影响的问题,本文提出采用典范相关分析方法改进其性能,并对这种新的测向算法进行了完整的分析.通过仿真实验,可以看到本文提出的基于典范相关分析的时差测向方法能够取得比常规时差测向更稳定、准确的结果,而且实现简单,实时性好,能充分满足电子战系统实时性的要求.     

基于信息典型相关分析的时差测向

测向是电子战系统的一个重要组成部分,测向精度直接对信号分选、识别、定位、干扰决策等都产生较大的影响。时差测向的准确度和灵敏度都相对较高,在无源测向中具有广阔的应用前景。针对时差测向抗干扰性能差和噪声影响的问题,首先提出了一种基于信息典型相关分析的盲源分离算法,在辐射源信号先验信息未知时分离天线阵接收的混合信号;然后将分离后的信号进行相关分析获得时差的估计,用以改进时差估计和测向性能,并对这种新的测向算法进行了分析。仿真实验表明,基于信息典范相关分析盲源分离算法的时差测向能够取得比常规时差测向更稳定、准确的结果。      

基于幅相误差阵列的远近场混合信号超分辨测向方法

大多数的超分辨测向方法都需要掌握准确的阵列流型,然而在实际应用当中,各阵元通道对信号的幅度增益和延时往往不一致,使得真正的阵列流型和它的理论模型之间存在一定的误差,最终造成测向性能的下降.针对这个问题,论文提出了一种基于幅相误差阵列的远近场混合信号超分辨测向估计方法.首先对信号的空间谱函数进行变换判断出远场信号方向,接着根据远场信号子空间和噪声子空间的正交性估计出阵列误差并对数据进行校正,在此基础上通过矩阵分解判断出近场信号方向,同时还能够实现近场信号的定位.所提方法直接对信号空间谱函数分母的多项式求根得出信号方向和近场信号距离,回避了谱峰搜索的过程,在保证一定精度的前提下大大提高了计算速度.     

A note on the Cramer-Rao bound for 2-D direction finding based on2-D array

The authors present explicit expressions for the Cramer-Rao bound (CRB) for estimating the two-dimensional (2-D) direction of a single source based on 2-D arrays of identical omnidirectional sensors. Two commonly used models, random wave and unknown wave, are compared. It is shown that the CRBs for the two models have the same dependency on the array structure. A specialization of the CRB to two orthogonal uniform linear arrays (ULAs) is discussed. It is found that the joint CRBs of the direction angles based on the two orthogonal ULAs can be as low as one quarter (for a random waveform model with a large number of snapshots and low SNR) or one half (for both models with high SNR) of the CRBs based on each ULA     

谐波环境下基于时域特性分析的电能质量评估

在谐波环境下,电能质量容易发生畸变,电力系统极其不稳定,该研究采用时域特性分析的方法,构建出改进型的电能质量扰动分析模型.该模型能够提取电能扰动特征量、基波幅值变化特征量和加性扰动特征量等,通过Daubechies小波变换实现信号的放大,并对电能质量进行多角度分析.该研究通过对电能质量特征进行量化分析,及时获取谐波、间...     

A wide aperture sampling linear array for direction finding

A method of direction finding by sampling and storing the relative phase and amplitude of the signal received at the elements of an array of many wavelengths aperture is described. If the wave interference field set up by sky waves moves slowly relative to the time of acquiring the samples through a single receiving channel, then the interfering modes may be resolved, as in a beamed array, by combining the samples in a computer. The direction of only the dominant mode can be determined when wave interference fading is relatively rapid. By correlating the outputs of the scanning receiver and a reference receiver, the effective bandwidth of the system can be determined in the latter by the desired carrier spectrum rather than by the scanning rate. An analysis is made of the error in a randomly fading field.     

基于稀疏互质L型阵列的二维测向算法

在阵元数确定的情况下,稀疏阵列能增大阵列孔径,提高测向精度,但也带来测向模糊。针对这个问题,提出了一种稀疏互质L型阵列及其二维测向算法。利用四阶累积量的阵列扩展特性,并结合L型阵列中阵元间距的互质关系,在稀疏阵列结构下实现无模糊二维测向。与二维虚拟旋转不变算法相比,所提算法允许参考阵元间距大于信号半波长,从而提高了测向精度,同时利用逐步解模糊,保证较大的系统容差。计算机仿真结果验证了算法的有效性。