阵元间距对室内MIMO系统信道容量的影响

引入散射体的随机分布模型,讨论了室内微微蜂窝4×4MIMO系统中接收端阵元间距对各子信道间衰落相关性及信道容量的影响.数值模拟结果说明在室内环境有丰富散射体存在且接收端放置天线的空间受限的情况下,阵元间距可做得很小（0.5λ）,便可以得到较大的信道容量,此时相关系数仅为0.1左右,对信道容量的影响很小.     

基于遗传算法的非均匀线阵MIMO雷达阵元分析

多输入多输出(MIMO)雷达在发射端发射正交信号,产生虚拟阵元,扩大阵列孔径,性能较传统的雷达有很大提高。目前有关MIMO雷达的虚拟阵元研究大都是基于均匀线阵的,而采用非均匀线阵能产生更多有效虚拟阵元。在非均匀线阵中,不同的阵元摆放方式产生的有效虚拟阵元数通常是不同的。本文用遗传算法对非均匀线阵中阵元的位置进行了优化,实验结果证明该方法能获得很高的有效虚拟阵元数。     

阵元失效下基于矩阵重构的MIMO雷达DOA估计

针对阵元失效下MIMO雷达目标DOA估计性能下降问题,提出一种基于虚拟阵列采样数据矩阵重构的MIMO雷达DOA估计方法。MIMO雷达的阵元失效分为冗余虚拟阵元失效和非冗余虚拟阵元失效两种情况。当冗余虚拟阵元失效时,通过合并空间上位置相同的正常冗余虚拟阵元输出数据以实现信号降维与失效阵元数据填充。当非冗余虚拟阵元失效时,经降维填充后的数据矩阵中仍存在整行缺失数据,根据降维数据矩阵的低秩和稀疏先验,建立带低秩和稀疏约束的矩阵填充模型,并利用ALM-ADMM算法求解来恢复完整的降维数据矩阵。最后利用root-MUSIC算法估计目标DOA。仿真结果表明,本文方法能够有效提高MIMO雷达在阵元失效时的DOA估计精度。     

一种非等间距线阵的DOA估计方法

针对非等间距线阵测向中的测向精度和相位模糊之间的矛盾,该文提出了一种基于四阶累积量的波达角(DOA)估计算法。该算法利用基线间的参差关系解相位模糊,以突破VESPA算法中参考阵元间距不大于半波长的限制,从而有效地提高了测向精度。依靠导向矢量、累积量矩阵特征值以及其对应的特征向量三者之间的关系,该算法实现了各基线的相位差与信号源的配对。仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于协方差矩阵重构的阵元失效MIMO雷达DOA估计

在实际应用中由于恶劣环境或人为干扰等因素而导致多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达部分阵元失效,使得其接收数据缺失及其协方差矩阵秩亏,从而导致子空间类算法的波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计性能恶化甚至完全失效。针对上述问题,提出了一种接收阵元失效下基于协方差矩阵重构的MIMO雷达DOA估计方法。该方法根据MIMO雷达协方差矩阵中以接收阵元数划分的子方块矩阵具有Toeplitz特性,利用正常工作接收阵元的协方差矩阵元素来恢复相应的缺失元素,从而重构出完整的数据协方差矩阵,提高阵元失效MIMO雷达的DOA估计性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

星载SAR自然地面场景仿真方法研究

本文对星载SAR图象仿真方法进行了深入地研究,基于分形理论、小面单元模型和陆地杂波散射特性模型提出了一种仿真自然地面场景星载SAR图象的实现方法.根据实地勘测的DEM数据进行计算机仿真,实验结果表明:利用本文方法仿真的星载SAR图象逼真地反映了自然地面场景的随机起伏特性和雷达图象特有的几何畸变现象,能够对星载SAR系统方案设计进行验证,对实现SAR卫星总体方案的优化设计具有重要意义.     

阵元间距对MUSIC算法的影响

本文概述了MUSIC算法,当阵元间距不大于载波半波长时,通过分析得出MUSIC算法空间分辨率随阵元间距增大而提高,并推导阵元间距与MUSIC算法性能的定量关系;当阵元间距大于载波半波长时,讨论空间谱可能出现虚假谱峰的情况,并提出提取真实谱峰的方案.最后通过计算机模拟仿真验证文中结论.     

分布式MIMO数字阵列雷达阵元优化配置

为了合理分配相参增益和空间分集增益在分布式多输入多输出(MIMO)数字阵列雷达系统中的比重,研究了其阵元的优化配置问题。首先,根据MIMO雷达信号模型将阵元配置问题转化为目标散射系数矩阵的分块划分问题;然后,依据子块内信号相参处理,子块间信号非相参处理的方式推导了似然比检测器;最后,分别从检测概率最大、探测距离最远和总的阵元数最少三个方面给出了阵元优化配置的表达式并进行了仿真分析。研究结果表明:应首先利用相参增益将回波信噪比提高到一定值后才能利用空间分集增益;分置接收天线比分置发射天线牺牲的相参增益少;当检测概率大于0.8时,分置两个收发共用的相控阵天线可使系统阵元总数最少,否则无需天线分置。     

基于阵元脉冲编码的SAR距离解模糊

针对多输入多输出(MIMO)-合成孔径雷达(SAR)中的距离模糊抑制问题,提出了一种阵元脉冲编码(EPC)技术来实现高分辨宽测绘带(HRWS)SAR成像.通过对编码设计进行合理设计,将多个模糊距离区域对应的主瓣回波在方位空域进行分辨.针对特定的距离模糊区,能够通过空域滤波提取出所假定的期望距离区域的主瓣回波,同时抑制来...     

均匀圆阵部分阵元失效情况下的DOA估计方法

在空间谱估计中,均匀圆阵(Uniform Circular Array--UCA)具有诸多优点,其得到广泛的应用.但在用MUSIC 算法测向时,一旦某一个或几个阵元通道失效,则通道数据变成无效数据,导致测向性能严重恶化,甚至完全失效.本文对在均匀圆阵部分通道失效的情况下,利用均匀圆阵其余阵元数据实现对信号来波方向进行有效估计的方法进行了分析和验证.其原理在于,直接将失效阵元进行隔离,利用剩余阵元形成的非均匀圆阵,进行MUSIC算法测向.该方法能在较高信噪比条件下实现和原阵列几乎相同的估计精度,在较低信噪比、信号数较小的条件下,也能取得良好的估计性能,大大增强了整个阵列谱估计的稳健性和鲁棒性.     

基于双重Toeplitz矩阵填充的阵元受损MIMO雷达DOA估计

在阵元受损下多输入多输出(Multiple Input Multiple Out, MIMO)雷达的虚拟阵列中存在虚拟阵元部分缺失,使得传统波达方向(Direction of Arriual, DOA)估计方法无法有效估计目标DOA。矩阵填充可以利用随机分布的少量采样元素恢复出完整矩阵,但阵元受损使得虚拟阵列协方差矩阵会出现结构性缺失数据,导致传统矩阵填充方法失效。为此,文中利用阵列协方差矩阵的双重Hermite Toeplitz结构和低秩特性,构建一种改进的低秩矩阵填充模型,并分别使用凸优化工具箱(CVX)和交替方向乘子法求解该模型获得完整的协方差矩阵,最后利用RD-ESPRIT算法获得目标的DOA估计值。仿真结果表明,文中的方法能对阵元受损带来的结构性缺失元素进行有效重构,从而提高了目标DOA估计性能。     

一种相控阵雷达阵面自动校准方法研究

大型有源相控阵天线的阵面有成百上千甚至数万个收发组件和辐射单元,使得相控阵天线比其他类型的天线要复杂得多而难以维护。首先介绍阵面校准的现状,然后通过外校准的方法对阵面进行校准测试。这种方法实现了阵面自动化校准,提高了阵面校准的效率和精度。测试结果显示,辐射单元间的频带内耦合量稳定在 ? 30 ~ ? 70 dB 之间,设计指标和测试结果一致。     

阵元失效条件下的高精度DOA估计方法

为解决波达方向（Direction Of Arrival,DOA）估计方法在阵元失效条件下性能下降甚至失效的问题,本文提出一种基于Toeplitz协方差矩阵重构的DOA估计方法.首先,提出了一种失效阵元检测方法,并根据阵列的鲁棒性将失效阵元分为冗余阵元失效和非冗余阵元失效两种情况.然后,分别针对两种失效场景提出相应DOA估计方法：一是冗余阵元失效,利用阵列冗余度,结合差联合阵列对失效阵元进行填充;二是非冗余阵元失效,利用阵列冗余度进行填充后仍存在空洞,结合矩阵填充理论,用迹范数代替秩范数进行凸松弛以恢复协方差矩阵,进而实现对虚拟阵元空洞的填充,恢复阵列自由度.相对于稀疏类算法,有效消除了模型失配的影响.最后,基于子空间方法进行DOA估计.理论和仿真结果表明,相对于现有方法,本文方法有效避免了阵元失效的影响,提高了估计精度.     

重叠阵元时分复用MIMO雷达多目标参数估计方法研究

针对多普勒-角度耦合和速度模糊问题,该文提出一种基于重叠阵元MIMO阵列的多目标参数估计方法。该方法基于虚拟孔径原理,在传统MIMO天线阵列中引入重叠阵元,构建重叠阵元MIMO天线阵列。通过在角度快速傅里叶变换(FFT)算法中引入循环迭代的方法估计阵列位置参数,利用重叠阵元回波信号的相位差值进行频率估计。同时,引入频谱搬移方法对速度区间进行转换,实现多目标的距离和速度估计。通过蒙特卡罗仿真实验,信噪比15 dB 的条件下,解模糊正确率为100%,速度误差为0.1 m/s,角度误差为0.1°。基于城市交通场景采集的车辆数据集进行测试,测试结果表明,该方法能够实现对车辆目标的速度和角度精确估计,可满足交通雷达对车辆信息监测的实时性和准确性需求。     

雷达目标识别的一种方法

利用目标的方位角、运动速度、俯仰角和雷达散射截面积（RCS），提出了一种雷达目标识别方法。由目标的实测数据，计算特征向量总体的均值和协方差矩辄及其逆矩阵，由距离判别法进行目标识别。识别结果表明，该方法简单、识别效果较好，具有一定的实际应用价值。     

最大阵元利用率MIMO雷达阵列优化快速算法

针对MIMO雷达最大阵元利用率阵列结构优化算法中使用穷举搜索运算量太大的问题,提出了一种快速算法。该算法在只包含两个阵元的最优阵列基础上,通过迭代的方式向前一个最优阵列增加一个新阵元来寻找包含指定阵元数的最优阵列。文中对该算法的有效性进行了证明,并与穷举搜索方法做了复杂度比较。理论分析和仿真实验表明,该算法能够显著降低运算量,尤其在阵元数目较大时具有明显优势。并且,在阵元数一定的情况下,所得到的优化阵列与穷举搜索的结果具有等同的性能。     

一种考虑互耦的机会阵雷达波束综合方法

研究了机会阵雷达在阵元间互耦影响下的波束综合.考虑到大量天线单元的随机分布,基于子阵思想,提出了交叉划分子阵,利用矩量法计算子阵的互阻抗矩阵并构建机会阵的互阻抗矩阵,同时结合遗传算法优化各单元的激励状态、馈电幅度和相位,实现机会阵雷达的波束综合.以任意偶极子面阵和任意偶极子立体阵的波束综合为仿真实例,运用该算法,有效减小了计算量,给出了合适的子阵划分距离,并通过对比电磁仿真工具与不考虑互耦的仿真结果,验证了算法的正确性及考虑互耦的必要性.     

基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达在阵元故障时虚拟阵列输出数据矩阵会出现大量的整行数据丢失,由于阵列接收数据矩阵的不完整而导致对波达方向(Direction of Arrival,DOA)的估计性能恶化。大多数低秩矩阵填充算法要求缺失数据随机分布于不完整的矩阵中,无法适用于整行缺失数据的恢复问题。为此,提出了一种基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计方法。首先,通过奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)降低虚拟阵列输出矩阵的维度,以减少计算复杂度。然后,对降维数据矩阵建立基于块Hankel矩阵正则化的低秩矩阵填充模型,在该模型中将MIMO雷达降维数据矩阵排列成块Hankel 矩阵并施加Schatten-p 范数作为正则项。最后,结合交替方向乘子法(Alternate Direction Multiplier Method,ADMM)求解该模型,获得完整的MIMO雷达降维数据矩阵。仿真结果表明,所提方法能够有效恢复降维数据矩阵中的整行数据缺失,具有较高的DOA估计精度和实时性,在阵元故障率低于50.0%时DOA估计精度优于现有方法。     

非等间距矢量阵虚拟阵元波束形成

研究了基于矢量传感器的非等间距直线阵的虚拟阵元波束形成技术.为了提高阵元数量较少的非等间距直线阵的分辨力,使用矢量传感器,充分利用声场的声压和振速联合信息,并采用一种类似均匀直线阵的非等间距直线阵,使用时延方法估计非等间距直线阵虚拟阵元上的接收信号,虚拟扩大了基阵孔径.采用仿真阵列模型对所述方法进行了计算机仿真,仿真结...     

一种基于四元立体阵的声定向方法

提出了1种四元立体阵列模型,采用时延估计的声定向方法,设计完成了基于DSP的被动声定向硬件系统,经消声室实验验证了方法的可行性。