线性阵列互耦矩阵和波达方向的联合估计

 针对线性阵列中因存在互耦效应导致很难直接估计信号波达方向的问题,结合线性阵列的阻抗特性,针对均匀线阵提出了一种计算量更小、稳健性更强的互耦矩阵和波达方向的联合估计方法.并把该方法推广到一般的线性阵列,解决了互耦条件下线阵的测向问题.仿真结果验证了这种新的联合估计方法在均匀线阵中的性能改进情况,以及向一般线阵扩展模型的可用性.     

基于互质阵列的阵元排布优化方法

相比于传统的线性均匀阵列,稀疏互质阵列提供了更多的自由度,但是稀疏阵列对应的差分阵列中的孔洞影响了DOA估计的性能。为了解决这个问题,该文提出了两种基于互质阵列的稀疏阵列优化方法,减少了差分阵列孔洞数量。首先,对标准互质阵列的虚拟阵列排列进行了分析,发现移除0位置阵元后,阵列可分辨信源数没有发生变化。因此,该文将这个阵元移动到了新的位置,以优化阵列设计,并且推导出两种提出的阵列虚拟阵列最大连续部分和自由度的数学表达式。仿真结果表明,两种阵列在DOA估计方面和均方根误差方面均优于标准互质阵列,具有比较优越的性能。     

非均匀噪声条件下的互质阵列欠定DOA估计方法

针对基于互质阵列的欠定DOA估计方法在非均匀噪声条件下性能下降的问题,该文提出一种基于协方差矩阵重构和矩阵填充的鲁棒DOA估计方法。首先,将接收数据协方差矩阵分解,得到包含非均匀噪声项的对角阵;然后,选取对角线元素中的最小值,替换其余对角线元素,进而得到重构后的数据协方差矩阵;最后,对重构后的协方差矩阵进行扩展和矩阵填充,结合子空间方法进行DOA估计。理论分析和仿真结果表明,相对于现有方法,该文方法有效地抑制了非均匀噪声的影响,有更好的DOA估计性能。     

基于双频虚拟互质阵列的均匀稀疏阵列DOA估计算法

提出了一种利用双频工作模式解决均匀稀疏阵列波达方向角(DOA)估计的方法。对一个物理均匀稀疏阵列,引入一个合适的额外工作频率,通过优选阵元数量及阵元间距,构建一个虚拟稀疏阵列,使得虚拟阵元间距与相邻真实均匀稀疏阵列的阵元间距成互质关系;物理均匀稀疏阵列与虚拟阵列组合形成一个自由度更高的虚拟互质阵列,将两个频率的接收信号对应合并后进行相关处理,得到虚拟互质阵列的阵列流形相关矩阵;基于相关间隔与差协同阵阵元位置的一一对应关系,对虚拟相关矩阵进行矩阵增广实现DOA估计,能够获得更高的自由度,突破物理阵元数目对最大可分辨信源数目的限制。基于MUSIC 算法的仿真结果验证了算法的可行性。     

互耦效应对DOA估计的影响

在均匀线性阵列模型下,结合常规波束形成算法、Capon最小方差无失真响应(MVDR)波束形成算法、MUSIC算法、ESPRIT算法和Root-MUSIC算法等几种主要到达角(DOA)估计算法的原理,分析了互耦效应影响这些算法的作用机理,并利用MATLAB进行了数值仿真.理论分析和仿真结果表明,互耦效应带来的误差增大了DOA估计算法的估计误差,降低了估计成功概率,严重影响了算法的性能.     

阵列天线互耦、阵元位置误差和通道不一致性的校正

研究了阵列天线中由各阵元互耦、位置误差及通道不一致性引起的阵列流形误差的校正问题.在计算得到互阻抗矩阵对互耦实行补偿的基础上,利用单信号源可以实现各阵元位置、通道幅度和相位的较精确的估计,从而估计出综合误差存在情况下的阵列流形.这种方法解决了一般条件和复杂情况下代价函数难于收敛的问题.仿真结果表明了这种校正方法的有效性和稳健性.     

阵元位置互质的线性阵列：阵列校正和波束形成

该文研究了阵元位置互质的线性阵列(CLA)的阵列校正和波束形成问题。在假设CLA天线单元部分校准的条件下,基于同时干扰定位与阵列校正(SILAC)技术,设计了一种适用于CLA的阵列校正和波束形成方法：CLA-SILAC-INCM算法。从理论上分析证明了,当CLA中包含有L_c≥3个完全校准的天线单元,使用SILAC技术可以高精度无模糊地实现干扰源角度和阵列天线幅相误差估计,并在此基础上完成干扰噪声协方差矩阵(INCM)重建和波束形成最优权向量构造。通过仿真实验验证了,提出的CLA-SILAC-INCM算法具有比其他常用算法更好的性能,尤其是信噪比接近干噪比时,CLA-SILAC-INCM算法的优势更为明显。     

相位加权阵列天线的互耦分析及补偿

采用分段正弦基函数Galerk in法计算了阵列天线的阻抗矩阵,利用互耦阻抗方程分析了相位加权阵列的幅相恶化程度,且用矩量法分析了互耦对两种相对加权阵列天线性能的影响。提出了一种互耦补偿的方法即网络分析法,仿真结果表明了这种补偿方法的正确性和有效性。     

阵列天线互耦补偿技术研究

分析阵列天线的互耦机理,利用电磁散射理论研究阵列天线的散射特性,得到阵列天线的散射矩阵,并根据散射矩阵中的实际物理意义,将矩阵进行分解,推导出阵列天线的互耦补偿公式,避免了复杂的计算,并在实际测试数据的基础上,利用提出的算法进行互耦补偿,验证了该算法的有效性。     

基于L型阵列的方位估计及互耦自校正算法研究

 针对L型阵,提出了一种互耦自校正算法（SAL: self-calibration algorithm for L-shaped array）。该算法利用L型阵列特殊的互耦特性,实现了对信源信息（DOA）和阵列互耦系数的解耦合,从而无需任何校正源就可以实现两类参数的估计。与基于循环迭代最小化技术的传统自校正算法相比,该算法先通过搜索谱峰估计信源信息（DOA）,再估计互耦系数,从而避免了多维搜索带来的庞大运算量和迭代中的全局收敛性问题。仿真结果表明本文提出的自校正算法具有精度高、计算量小的特点。     

A Novel Online Mutual Coupling Compensation Algorithm for Uniform and Linear Arrays

In this paper, a novel online mutual coupling compensation algorithm especially tailored to uniform and linear arrays is presented. It is conceived to simultaneously compensate for mutual coupling and estimate the direction-of-arrivals (DOAs) of signals impinging on the array since the estimated calibration matrix can be embedded within any classical super-resolution direction-finding method. An alternating minimization procedure based on closed-form solutions is performed to estimate the mutual coupling matrix in the field of complex symmetric Toeplitz matrices. Unlike many existing array calibration methods, it requires neither the presence of calibration sources nor previous calibration information as initialization. Computer simulations show the effectiveness of the proposed technique and prove that the nice statistical properties of classical super-resolution DOA estimation algorithms can be restored despite the presence of mutual coupling     

均匀线阵幅相误差和互耦效应的自校正

阵列的幅相误差和互耦效应严重影响了超分辨谱估计的性能,需要进行校正。由于均匀线阵的特殊结构,目前所采用的自校正算法呈现了多解性。分析了对均匀线阵进行自校正出现多解性的原因,在此基础上,提出了先用经典自校正算法实现互耦误差和幅度误差校正,然后用约束条件解决相位误差估计模糊的校正算法,该算法很好地解决了自校正算法对均匀线阵出现的多解性问题;利用仿真方法,验证了算法的性能。     

基于广义互质双平行阵列的二维DOA估计方法

对于给定阵元数目的 传统双平行均匀线阵,由于其阵列布局受到空间采样定理限制,阵列孔径不能有效扩展,二维波达方向(DOA)估计的精度和自由度难以得到有效提升.提出一种基于广义互质双平行阵列的二维DOA估计方法.采用两个互相平行的广义互质线阵进行虚拟扩展得到含有较多虚拟阵元的差分优化阵列,并利用该虚拟阵列的协方差信息和互协...     

DOA Estimation Based on Second-Order Difference Co-Array for Coprime Arrays

Wireless Personal Communications - Constraints imposed due to the cameo of the novel corona virus has abruptly changed the operative mode of medical sciences. Most of the hospitals have migrated...     

互耦影响下的自适应圆阵分析

本文用矩量法严格分析了考虑互耦影响时自适应天线阵元的电流分布,给出了计算电流的解析式,并计算了八单元圆阵的电流分布。用等效网络法推导了考虑互耦影响时的最佳权矢量。仿真计算了不同阵元间距时,自适应阵的数字波束赋形。     

考虑互耦的多约束半波振子直线阵方向图综合

对于有阵列口径、单元数以及最小单元间距三重设计约束的半波振子直线阵,文中运用粒子群优化算法(PSO)通过调整阵元的间距实现了其低副瓣方向图综合,并用感应电动势法来计算阻抗矩阵,精确地计入了单元间的耦合.且通过引入新的粒子生成方法和改进传统PSO的优化操作进程,简化了优化模型,直接满足了最小阵元间距约束,减小了寻优的解空间,有效地降低了PSO的计算量,提高了优化速度.实例验证了该方法计入互耦进行方向图综合的准确性和改进后的PSO的高效性.     

The MMSE Algorithm and Mutual Coupling for Adaptive Arrays

In this paper, the minimum-mean-square-error (MMSE) in a mutual coupling (MC) environment is derived. The MMSE is slightly degraded by MC with receiver noise but it is not affected with environmental noise. Analysis also shows that data domain MC compensation cannot improve the minimum MSE even if the estimate of MC is accurate. The simulations also show that MC slows down the convergence of the least mean square algorithm.