一种优化的宽带聚焦波束形成算法

提出了一种基于最佳聚焦频率的旋转信号子空间法来实现宽带信号波束形成.通过确定最佳聚焦频率,使宽带信号的各个子带通过聚焦矩阵都聚焦在最佳聚焦频率上,然后用常规延迟求和波束形成算法完成恒定束宽波束形成.仿真结果表明,在宽带情况下,阵列输出的主波束宽度,旁瓣级和波束指向均能保持恒定.     

一种子阵级宽带数字波束形成技术

在宽带数字阵列设计中,传统的窄带数字波束形成方法会导致带宽范围内不同频率的信号之间存在指向偏差。文章从宽带数字波束形成的原理分析出发,给出了基于子阵级划分的宽带数字波束形成算法,并通过仿真实验结果验证了子阵级宽带数字波束形成的可行性。     

宽带波束域频率聚焦自适应波束形成算法

针对传统时延控制波束形成器无法适应宽带信号接收的问题,提出一种宽带波束域频率聚焦自适应波束形成算法。首先,通过时延控制方法在空间预设方位形成多个独立波束,利用傅里叶变换将多波束数据变换到频域,针对每个频点构造聚焦矩阵,通过聚焦变换将宽带信号对齐到同一参考频率;然后,估计子带聚焦后的协方差矩阵,并进行特征分解得到信号子空间;最后,利用基于特征子空间(ESB)的波束形成方法得到权矢量,实现自适应波束形成。仿真结果表明,该算法能够实现对宽带信号的自适应接收,具有良好的抗干扰能力和稳健性。     

基于分数时延的宽带数字波束形成技术

在窄带数字阵列波束形成中,通过补偿各阵元之间的时延带来的相移而合成波束。对于宽带数字阵列,相同的时延不同的频率会带来相移的不同,窄带波束形成方法会导致宽带波束方向图畸变,必须采用宽带数字波束形成技术。通过分析信号带宽对窄带数字波束形成的影响,以及宽带数字波束形成的原理,给出了基于分数时延的宽带数字波束形成方法和仿真的结果,在数字域上实现了宽带波束形成。     

基于分数时延的宽带数字阵列波束形成

对于宽带数字阵列雷达,传统的波束形成方法会导致天线波束扫描不准和主瓣展宽,为此需要使用时延补偿单元取代传统窄带相控阵中的移相单元。为实现宽带数字阵列各阵元传输时延的精确补偿,引入分数时延滤波器。通过对一种分数时延滤波器设计方法及宽带数字阵波束形成原理的分析,提出针对有载波宽带雷达信号的接收波束形成实现结构。仿真结果表明了该方法的有效性,与传统波束形成方法相比,其性能与理想延时更接近。     

数字阵列天线接收通道宽带信号校准与波束形成技术研究

 本文提出了一种简洁、实用的天线接收通道宽带信号校准方法.该方法采用零中频信号处理技术,通过理论分析将数字阵列天线接收通道宽带线性调频信号校准分为通道间的时间和相位校准,证明了接收通道间宽带线性调频信号相位校准可以转化为单频信号进行,给出了接收通道间宽带信号的幅度校准方法和时间校准允许的误差范围.在通道校准基础上,采用脉冲压缩技术合成了宽带天线方向图.实验结果表明,本文方法是有效、可行的.     

宽带波束形成技术的研究

在很多情况下,要求基阵能够不失真地接收宽带信号,因此要求波束形成器的波束图具有与频率无关的特性。深入研究了利用自适应方法设计具有特定频率响应的FIR滤波器用于进行时域宽带波束形成的应用,给出了仿真结果,验证了算法的有效性。采用FPGA或DSP实现带通滤波器是一项成熟的技术,所以通过设计特定频率响应的FIR滤波器来实现宽带波束形成技术在工程上是可实现的。     

基于矢量阵宽带MVDR聚焦波束形成的水下噪声源定位方法

该文研究了可应用于水下噪声源近场定位的矢量阵宽带MVDR聚焦波束形成方法,其中包括基于子频带分解的矢最阵非相干宽带聚焦波束形成(ISMMVDR-VFB)以及矢量阵相干宽带CSS-MVDR聚焦波束形成(CSSMVDR-VFB).两种方法将宽带MVDR高分辨方位估计方法及矢量阵信号处理技术与聚焦波束形成相融合,较常规聚焦波束形成具有更高的分辨力和更低的旁瓣级,能解决"左右舷模糊"问题并提高处理增益.与非相干算法ISMMVDR-VFB相比,CSSMVDR-VFB采用聚焦变换思想,可直接处理相干宽带信号,对于实际水声信号具有更高的适用性.最后通过对研究方法的空间谱仿真分析证明了其正确性和有效性.     

二次下变频实现宽带数字波束形成

宽带相控阵宽角扫描波束形成中,常用模拟延时线技术解决复包络偏移问题,但硬件的高代价阻碍其实际应用。本文在基于跟踪状态及发射线性调频信号的假设下,提出一种二次下变频方法实现宽带数字波束形成,本方法首先对阵元级接收数据进行模拟混频实现去斜,数字域再进行二次下变频,相位补偿后实现波束形成,最终通过傅氏变换获得散射点信息。     

宽带宽角数字阵列雷达发射波束形成技术

在大扫描角的情况下,大孔径相控阵采用移相方法发射不出去宽带高分辨波形。宽带相控阵波束形成通常采用模拟时延单元,但它的量化误差及硬件的高代价阻碍了进一步应用。在基于子阵划分和发射为线性调频信号的前提下,提出了宽带数字阵列雷达发射波束形成方法,同时给出了几种实现框图并对性能进行分析。最后,计算机仿真结果证实了给出的几种宽带数字阵列雷达发射波束形成方法具有易于实现和良好的性能。     

基于多循环频率聚焦的宽带循环平稳信号阵列测向方法

宽带循环平稳信号多个离散循环频率处的信息能否进行综合利用以改善低信噪比条件下的阵列测向性能具有较大的研究价值。该文从阵列观测数据的循环谱相关函数入手,证明了低信噪比条件下不同循环频率处阵列观测数据的谱相关函数估计误差之间相互独立,表明不同循环频率信息之间具有较强的互补性,然后借鉴常规宽带信号频域聚焦思想提出了一种不同循环频率处信息综合利用的有效途径。仿真结果表明,基于多循环频率聚焦的方法能够有效改善低信噪比条件下宽带循环平稳信号的阵列测向性能。     

基于指向最小误差的宽带稳健波束形成方法

宽带自适应波束形成方法较常规延时求和波束形成方法具备更好的空间分辨能力和干扰抑制能力,但在实际应用中由于阵列误差和指向误差影响导致性能下降。文中在宽带指向最小误差(STMV)方法和窄带稳健Capon(RCB)方法基础上,提出了一种基于椭圆不确定集的宽带稳健波束形成方法。通过仿真验证分析了算法在强副瓣干扰和指向误差条件下弱目标检测能力;在幅频响应误差影响条件下的保持弱信号功率输出能力;并验证算法对快拍数要求低于STMV 方法。     

宽带相控阵雷达数字波束形成及干扰置零方法

宽带相控阵波束形成通常使用模拟延时线,但量化误差及硬件的高代价阻碍了它的应用。该文在基于子阵和发射为线性调频信号的前提下,提出一种宽带子阵数字波束形成方法。该方法首先对接收信号拉伸处理和低通滤波,然后在子阵间加权实现宽带子阵数字波束形成。低通滤波后的数字采样和信号处理均可在低的速率下进行,大大降低了运算量且容易实现。此外,宽带干扰的存在会严重影响一维距离像的性能,为了抑制宽带强干扰信号,在上述数字波束形成的基础上,提出了一种宽带干扰置零方法。该方法在强宽带干扰功率的情况下仍可很好地工作。最后,对测距误差和子阵栅瓣的影响进行分析并仿真证实了该方法的有效性。     

宽带DOA估计的类MUSIC波束形成算法

为了提高频域波束形成的宽带波达方向估计性能,提出了类MUSIC波束形成算法(MBM,MUSIC-like Beamfomfing Method).在频域将宽带信号划分为若干窄带信号,叠加各窄带的MBM算法的空间谱后其峰值对应角度即为宽带波达方向估计结果.MBM算法的主瓣宽度在不同分析频率下基本保持不变,计算量与常规波束...     

宽带非高斯信号的二维波达方向估计方法

该文提出了一种解决宽带非高斯信号二维波达方向估计的方法。该方法利用相干信号子空间方法把宽带的阵列频域数据四阶累积量聚焦到同一个参考频段下,然后利用基于信号空时特征结构的时空DOA 矩阵方法来进行二维DOA估计。理论上证明该方法在高斯噪声环境下对宽带非高斯信号都具有很好的估计性能,通过计算机仿真也验证了该方法的有效性。     

一种新的基于稀疏表示的宽带信号DOA估计方法

该文提出一种基于稀疏表示的宽带信号波达方向(DOA)估计方法,解决稀疏表示方法在宽带信号DOA估计中由于基矩阵维数过大而使算法存储量和重构计算量大的问题。用单一频点的基矩阵代替频率和角度联合构建的基矩阵,使基矩阵的列数仅相当于一个频点处冗余基矩阵的列数,大大降低了稀疏重构方法的存储量和计算量。该方法首先对各频点的频域数据进行聚焦处理,将不同频率的数据堆叠到参考频率上并建立参考频率处的基矩阵,然后建立聚焦后的稀疏表示模型进行DOA估计,并采用奇异值分解进一步降低算法的运算量,最后给出残差门限的选择方法。该算法不仅适用于非相关信号,也可直接处理相关信号而不需要任何的去相关运算,且具有高的检测概率和估计精度,仿真实验和分析验证了该方法的有效性。     

基于CIC 内插时延的宽带数字阵列波束形成

针对宽带数字阵列采用传统窄带波束形成方法导致的方向图指向偏移、主瓣畸变问题,提出了一种基CIC内插的时延补偿方法。该方法不仅通过内插的方式实现宽带数字阵各个阵元时延的精确补偿,而且所需的乘法运算次数不随数字阵列合成波束数的增加而增加。仿真结果表明:该方法应用于宽带数字阵列多波束形成时,处理性能与基于分数时延滤波方法相当,但需要的乘法运算次数明显少于后者,因此具有很好的工程实现价值。     

宽带相干信源DOA估计及其阵列校正方法

本文针对宽带相干信号,应用正交投影子空间算法提出了一种新的DOA估计方法。该方法不需要相干信号子空间方法(CSS)中聚汇矩阵所需的DOA先验信息,也不需要插值法中对扇区的划分 。并且应用Toeplitz 对角化方法修正数据协方差矩阵,使该方法能够处理相干信号和对阵列位置误差进行校正。仿真实验结果表明了该方法的有效性。     

基于Dechirping技术的宽带全数字阵列雷达时延测量方法研究

该文基于Dechirping技术,提出了一种测量宽带数字阵列中不同T/R组件间相对时延的新方法。为了提高雷达系统的灵活性、可扩展性及减低硬件成本,该方法可全部通过软件实现,利用抽取技术和FFT算法,不仅能有效地降低数据率和提高计算效率,而且有较好的测量精度及实时性,并能在一次测量过程中对多个T/R组件间的相对时延进行同时测量。文中从理论角度分析了影响测量方法性能的各个因素及其特点,并在此基础上确定出测量系统的各项最佳参数。仿真实验结果验证了该方法的有效性。