检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：朱倍佐南京航空航天大学

学位级别：硕士

与标量传感器阵列相比,电磁矢量传感器阵列可以同时估计信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)和极化参数,在抗干扰能力、分辨率等方面优势明显,广泛运用于军用、民用领域。当前的相关研究大多基于阵元间距不大于半波长的均匀阵列,... 详细信息

与标量传感器阵列相比,电磁矢量传感器阵列可以同时估计信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)和极化参数,在抗干扰能力、分辨率等方面优势明显,广泛运用于军用、民用领域。当前的相关研究大多基于阵元间距不大于半波长的均匀阵列,在阵列孔径、自由度等方面都受到限制;另外,传统算法应用于电磁矢量传感器阵列多维参数估计时,会产生计算复杂度上升、参数之间难以匹配的问题。近年来兴起的稀疏阵列在参数估计上获得了更优异的性能,因此开展电磁矢量传感器稀疏阵列设计与低复杂度多参数估计算法的研究兼具理论意义和应用前景。基于以上分析,本文以互耦优化、阵列孔径扩展等为目标设计了多种电磁矢量传感器稀疏阵列,并研究了相关的低复杂度DOA与极化联合估计算法。主要工作总结如下: 1)针对嵌套阵列中半波长间隔子阵的互耦问题,设计了一种基于六分量电磁矢量传感器的稀疏嵌套阵列。在传统嵌套阵中引入稀疏因子来成倍放大相邻阵元的间隔,增大了阵列孔径的同时显著减小了互耦影响。另一方面,将压缩感知与阵列信号处理相结合,提出了正交匹配追踪与其对应离网格形式的多参数估计算法。为了避免多参数估计时多维谱峰搜索产生的高复杂度问题,通过参数降维的方式使得协方差矩阵只包含波达方向信息,接着利用无模糊的坡印廷矢量粗估计方法对DOA进行初始化,使得正交匹配追踪的完备字典从三维全局字典压缩到一维局部字典,最后再根据互相关协方差矩阵计算出极化参数。所提算法在保证估计精度的同时大大降低了计算复杂度。仿真结果证明了阵列和算法性能的优越性。 2)针对互质阵的两个子阵间存在的互耦问题,基于六分量电磁矢量传感器设计了一种稀疏展开互质阵列。展开排布的子阵结构与稀疏因子的引入提升了阵列性能。另外,提出了两种低复杂度的多参数估计算法。第一种是基于初始化的平行因子(PARAllel FACtor,PARAFAC)算法,其首先通过坡印廷矢量获得DOA无模糊粗估计和初始方向矩阵,接着对接收信号构建三阶张量模型,基于三线性分解获得多参数精估计结果。第二种是降维Capon算法,通过重构谱峰搜索函数,消除函数中的极化参数,将三维谱峰搜索转化为一维谱峰搜索,极化估计由DOA估计结果自动配对计算得到。这两种算法分别通过初始化迭代输入参数和降维的方式降低了算法复杂度,且保持了良好的估计性能。 3)针对六分量电磁矢量传感器阵元内部存在的极化间耦合与小尺寸电偶极子带来的低辐射效率问题,设计了一种基于长电偶极子的分离式三互质阵列。每个子阵均为均匀阵列,仅包含一种极化模式的单位波长电偶极子,不同子阵的电偶极子极化模式正交。进而对长电偶极子阵列的接收信号建模,利用子阵解模糊思想提出了一种基于旋转不变性进行信号参数估计(Estimating Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)的算法。首先分别对三个子阵执行极化ESPRIT算法获得模糊的DOA估计结果,根据子阵的互质特性消除相位模糊。接着恢复出三互质阵列的总体阵列模型矩阵,消除列模糊后利用最小二乘法求得极化估计。仿真结果证明了所提算法能获得优异的参数估计结果。

关键词：电磁矢量传感器阵列稀疏阵列 DOA估计极化估计互质阵列嵌套阵列

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矢量传感器阵列分布源波达方向估计

矢量传感器阵列分布源波达方向估计

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第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)

作者：齐晓东王媛媛刘志文徐友根北京理工大学信息与电子学院

讨论了基于电磁矢量阵列的相干和非相干分布源信号模型,在此基础上提出了针对相干分布源信号的极化MUSIC和针对非相干分布源信号的部分极化MUSIC两种二维波达方向估计方法。论文还研究了非相干分布条件下阵列输出协方差矩阵特征值与分... 详细信息

讨论了基于电磁矢量阵列的相干和非相干分布源信号模型,在此基础上提出了针对相干分布源信号的极化MUSIC和针对非相干分布源信号的部分极化MUSIC两种二维波达方向估计方法。论文还研究了非相干分布条件下阵列输出协方差矩阵特征值与分布源角度和阵元数的关系。计算法仿真结果表明本文方法是有效的。

关键词：波达方向估计分布源电磁矢量传感器阵列相干、非相干

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四元数最小均方误差算法及其在波束形成中的应用

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航空学报 2011年第4期32卷 729-738页

作者：陶建武常文秀空军航空大学航空控制工程系吉林长春130022 吉林大学通信工程学院吉林长春130025

作为多维信号处理的一个重要工具,四元数代数已在各个领域有所应用。对四元数最小均方误差(QMMSE)算法进行了研究,首先推导了四元数实数形式的最小均方误差(QRMMSE)算法,进一步推导了四元数复数形式的最小均方误差(QCMMSE)算法,并且分... 详细信息

作为多维信号处理的一个重要工具,四元数代数已在各个领域有所应用。对四元数最小均方误差(QMMSE)算法进行了研究,首先推导了四元数实数形式的最小均方误差(QRMMSE)算法,进一步推导了四元数复数形式的最小均方误差(QCMMSE)算法,并且分析了两种算法的区别和计算量。最后将QMMSE算法应用到机载简化矢量传感器阵列的波束形成中,与复数长矢量最小均方误差(LVMMSE)算法相比较,QCMMSE算法的性能有所提高,计算量有所减少。计算机仿真结果验证了所提算法的有效性。

关键词：信号处理信号滤波四元数最小均方误差算法电磁矢量传感器阵列四元数代数波束形成

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基于矢量平滑的相关源MVDR波束成形

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通信学报 2013年第1期34卷 96-104页

作者：林智勇陶建武空军航空大学飞行控制系吉林长春130022

针对电磁矢量传感器阵列,提出了一种基于矢量平滑的相关源MVDR波束成形算法(VS-MVDR)。分析了基于矢量平滑的MVDR波束成形的解相干原理,并推导出了在单相关干扰源情况下VS-MVDR波束成形器的输出信干噪比,该算法适应用于任意的阵列结构... 详细信息

针对电磁矢量传感器阵列,提出了一种基于矢量平滑的相关源MVDR波束成形算法(VS-MVDR)。分析了基于矢量平滑的MVDR波束成形的解相干原理,并推导出了在单相关干扰源情况下VS-MVDR波束成形器的输出信干噪比,该算法适应用于任意的阵列结构且在多径传播的环境中具有更好的性能。仿真实验验证了算法的有效性。

关键词：电磁矢量传感器阵列相关信号空间平滑矢量平滑最小方差无畸变响应

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基于单快拍极化平滑处理的DOA跟踪算法

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电子与信息学报 2012年第3期34卷 749-753页

作者：虞飞陶建武空军航空大学航空控制工程系长春130022

该文研究了基于电磁矢量传感器阵列的相干信号波达方向(DOA)跟踪问题。首先,对一种增强阵列有效孔径的单快拍极化平滑估计算法(SSPSA)的解相干性能进行了分析,此算法可以用于相干信号的DOA快速估计。在此基础上,提出了一种基于迭代的相... 详细信息

该文研究了基于电磁矢量传感器阵列的相干信号波达方向(DOA)跟踪问题。首先,对一种增强阵列有效孔径的单快拍极化平滑估计算法(SSPSA)的解相干性能进行了分析,此算法可以用于相干信号的DOA快速估计。在此基础上,提出了一种基于迭代的相干信号DOA跟踪算法,此算法无需奇异值分解和矩阵求逆运算,具有较快的跟踪速度。仿真实验验证了算法的有效性。

关键词：电磁矢量传感器阵列相干信号平移不变特性极化平滑算法子空间跟踪

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电磁矢量传感器取向误差自校正方法

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西安电子科技大学学报（自然科学版） 2012年第6期39卷 66-69页

作者：王桂宝陶海红王兰美西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安 710071 西安电子科技大学理学院陕西西安 710071

采用子空间方法研究了基于发射天线旋转的信号波达方向估计和取向误差自校正方法.利用一个到达方向未知的信号源,将校正过程中信号源发射天线绕z轴和x轴以90°进行两次坐标旋转,待校正电磁矢量传感器阵列分别接收和这3个到达方向有... 详细信息

采用子空间方法研究了基于发射天线旋转的信号波达方向估计和取向误差自校正方法.利用一个到达方向未知的信号源,将校正过程中信号源发射天线绕z轴和x轴以90°进行两次坐标旋转,待校正电磁矢量传感器阵列分别接收和这3个到达方向有一定关系的发射信号,根据子空间理论并利用坡印廷矢量间的关系估计信号源到达方向和阵列的取向误差矩阵.该方法仅需要一次特征分解,不需要搜索运算和参数配对运算,计算量小,计算精度高.由实验结果可看出,校正后的参数估计值与真实值吻合得很好.

关键词：波达方向估计阵列信号处理电磁矢量传感器阵列误差校正

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四元数域主特征空间投影鲁棒自适应波束形成

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北京理工大学学报 2016年第7期36卷 755-759页

作者：章希睿刘志文王亚昕徐友根北京理工大学信息与电子学院北京100081

针对常规四元数域波束形成器在模型误差条件下的性能退化问题,提出基于拉伸三极子双平行阵列的四元数域主特征空间投影鲁棒自适应波束形成方法.相比现有四元数域最劣态最优化鲁棒波束形成器,该方法无需求解具有高计算复杂度的凸优化问题... 详细信息

针对常规四元数域波束形成器在模型误差条件下的性能退化问题,提出基于拉伸三极子双平行阵列的四元数域主特征空间投影鲁棒自适应波束形成方法.相比现有四元数域最劣态最优化鲁棒波束形成器,该方法无需求解具有高计算复杂度的凸优化问题,且不涉及用户参数的优化设置,更易于实现.仿真结果表明,所提出的波束形成器可有效克服信号相消问题,能够以较低的计算成本获取优于四元数域最劣态最优化鲁棒自适应波束形成器的性能,且其优势在高信噪比和短快拍条件下尤为显著.

关键词：鲁棒自适应波束形成电磁矢量传感器阵列四元数主特征空间投影

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四元数数据投影DOA跟踪算法

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数据采集与处理 2013年第2期28卷 244-249页

作者：陶军虞飞林智勇空军航空大学航空控制工程系长春130022

研究了基于两分量简化电磁矢量传感器阵列的多个信号波达方向(Direction of arrival,DOA)跟踪问题,提出了一种基于四元数模型的数据投影(Quaternion data projection method,QDPM)跟踪算法。此算法对初始化条件引起的波动具有很强的鲁棒... 详细信息

研究了基于两分量简化电磁矢量传感器阵列的多个信号波达方向(Direction of arrival,DOA)跟踪问题,提出了一种基于四元数模型的数据投影(Quaternion data projection method,QDPM)跟踪算法。此算法对初始化条件引起的波动具有很强的鲁棒性,并且具有比常规DPM(Data projection method)算法更快的收敛速度,尤其在信号角度变化较剧烈时体现得更明显。此外,在低信噪比的情况下,QDPM算法比DPM算法具有更高的DOA跟踪精度。最后通过仿真实验验证了算法的有效性。

关键词：电磁矢量传感器阵列四元数波达方向子空间跟踪信号处理

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鲁棒的四元数空间平滑算法

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信号处理 2011年第9期27卷 1352-1358页

作者：虞飞陶建武陈诚空军航空大学航空控制工程系长春130022

本文针对相干信号波达方向(DOA)估计问题,利用简化电磁矢量传感器阵列提出了一种基于四元数模型的空间平滑(Q-SS)算法。首先,根据四元数的正交特性能够很好地描述矢量传感器阵元内部信号分量之间的垂直关系这一特点,将每个阵元的两分量... 详细信息

本文针对相干信号波达方向(DOA)估计问题,利用简化电磁矢量传感器阵列提出了一种基于四元数模型的空间平滑(Q-SS)算法。首先,根据四元数的正交特性能够很好地描述矢量传感器阵元内部信号分量之间的垂直关系这一特点,将每个阵元的两分量接收数据合成为一个四元数,建立了简化电磁矢量传感器阵列的四元数接收模型,该模型比传统的长矢量模型更适合于矢量传感器阵列的信号处理。在此基础上,利用本文提出的Q-SS算法对相干信号进行预处理,实现了解相干,并对解相于性能进行了分析,然后通过四元数域的ESPRIT算法估计出相干信号的DOA。理论分析表明Q-SS算法比传统的长矢量空间平滑(V-SS)方法有更高的DOA估计精度,具有对矢量传感器内部电场噪声分量解相关的能力,这是V-SS算法所不具备的优势。最后,通过计算机仿真实验比较和分析了所提算法的有效性。

关键词：电磁矢量传感器阵列四元数空间平滑相关噪声波达方向

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四元数域干扰加噪声协方差矩阵重构鲁棒自适应波束形成

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信号处理 2016年第5期32卷 618-622页

作者：王一何冰松北京理工大学信息与电子学院北京100081

基于电磁矢量传感器阵列的四元数Capon波束形成器较传统的复数域Capon波束形成器有更好的性能。但是该方法在存在指向误差和极化失配的情况下性能急剧下降,甚至会出现信号相消现象。本文将协方差矩阵重构方法推广于四元数Capon波束形成... 详细信息

基于电磁矢量传感器阵列的四元数Capon波束形成器较传统的复数域Capon波束形成器有更好的性能。但是该方法在存在指向误差和极化失配的情况下性能急剧下降,甚至会出现信号相消现象。本文将协方差矩阵重构方法推广于四元数Capon波束形成中,通过利用Q-Capon的极化-角度谱估计得到干扰和噪声的功率来对干扰加噪声协方差矩阵进行重构,避免了对角加载方法中对对角加载因子的求解,而且能够有效克服指向误差与极化失配带来的性能下降。计算机仿真表明,该方法相较于其他四元数域的方法有着更好的性能。

关键词：鲁棒自适应波束形成电磁矢量传感器阵列四元数干扰加噪声协方差矩阵重构

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