虚拟阵列

摘要： 针对提高阵列天线波束性能问题,本文提出了基于共轭虚拟阵列的信号导向矢量扩展方法.利用共轭虚拟阵元扩展阵列,增大了阵列孔径却不改变实际阵元数,降低了副瓣电平并且不会增加天线制造成本.在虚拟阵列的基础上对信号导向矢量进行扩展,使阵列波束形成效果更加稳健.本文通过在有无干扰以及存在幅度和相位误差情况下对11个阵元阵列天线进行仿真,分析比较了原始阵列波束、虚拟阵列波束以及扩展导向矢量后的波束,验证了本文方法的有效性.

摘要： 为了提高对多个相干信源波达方向(DOA)估计的精度,利用虚拟阵元思想,提出基于奇异值分解的DOA估计算法.算法利用目标方位在角度空间上的稀疏性,建立稀疏空间的过完备原子库和阵列信号接收模型,将得到的阵列数据在过完备原子库上进行分解,并采用奇异值分解方法对数据进行预处理,通过求取最佳原子实现对目标的估计.通过建立虚拟阵元扩展阵列数量,提高信号估计精度.计算机仿真表明,算法在大噪声背景下对单目标具有准确的估计能力,对多个相干信号源,在低信噪比情况下也有很好的估计性能.

摘要： 针对非相干分布式信源的不相关散射分量会造成信号空间的扩展从而使阵列最大可估计信源数下降的问题,利用四阶累积量的阵列扩展特性,本文提出了一种基于四阶累积量的非相干分布式信源测向算法.该算法首先利用泰勒级数展开对接收信号的四阶累积量矩阵进行化简;之后根据化简后的矩阵重新划分噪声空间,并利用其和新的阵列流形构造谱峰搜索函数;最后给出算法的自由度及复杂度分析.仿真结果表明,该算法可以有效地提升阵列的最大可识别信源数,同时在低阵元数低信噪比情况下估计误差较小.

摘要： 低轨(LEO)卫星通信因其时延低、路损小且单星成本低等优势,近年来已成为全球通信领域的研究热点.面向未来数千乃至数万颗规模的LEO卫星星座,多星协作信号处理技术可以充分运用多颗卫星的信号收发与处理能力,挖掘低轨卫星星座的规模优势,是使能未来6G空天地一体泛在互联的关键技术.分析了多星协作信号检测技术的典型技术路线和实现方案,并探寻多星协作虚拟阵列信号检测技术在未来大规模LEO卫星星座中的应用前景.

摘要： 针对外辐射源雷达中低空目标仰角估计分辨率低的问题,本文采用了互质阵虚拟阵列法进行低仰角估计,可有效提高角度分辨率.文章首先论述了互质阵虚拟阵列构造原理,以扩展互质阵列为例详细介绍了虚拟阵列的构造方法,然后通过理论分析与仿真探讨了该方法在低仰角镜像模型中的可行性.仿真中比较了分别用虚拟阵列方法和正交匹配追踪法处理互质阵,以及空间平滑方法处理均匀线阵三种方式在低仰角估计分辨率性能上的优劣,结果表明,在低仰角镜像模型中,互质阵虚拟阵列法的角度分辨率相对其他两种方法有明显优势,不受空间网格限制,而且更适用于低信噪比环境.

摘要： 针对阵列成像声源定位系统对于低频噪声源定位空间分辨率低的问题,提出一种适用于低频噪声源的高分辨率定位方法.该方法在不改变传声器阵列孔径条件下,通过对传声器阵列在不同位置采集的噪声信号进行处理,合成虚拟的大孔径阵列,等效增大阵列的物理孔径,以虚拟阵列的信号输出值作为初始值,再使用多重信号分类(MU-SIC)高分辨率算法对噪声源进行定位分析.将仿真实验结果与波束形成(SRP)算法进行对比分析,证明基于虚拟阵列的MUSIC噪声源定位方法在对中低频段噪声定位时具有较高的定位分辨率,同时对近距离的多个噪声源具有较好的分辨能力.

摘要： 针对传统的子空间类波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计算法只适用于入射信号个数少于天线数的局限性,利用现代通信系统中常用的非圆信号实值特性,提出了一种虚拟阵列多重信号分类法(Virtual Array Based Multiple Signal Classification,VA-MUSIC).该方法通过对阵列输出信号进行共轭重构和合并,获得虚拟阵列来增加阵列的有效孔径.更进一步,结合空间平滑技术有效地解决了相干信号的DOA估计问题.与传统的MUSIC算法相比,新算法不仅可以增加最大可估计信源数,而且在DOA估计精度、信号源角分辨能力等方面均有明显的优势.计算机仿真验证了该算法的有效性和优越性.

摘要： 线阵三维SAR系统可以对三维场景进行成像.该文首先提出了一种基于MIMO技术的虚拟线阵的设计方法,并将该方法应用于线阵三维SAR成像中,提出了一种基于多发多收的虚拟阵列的三维SAR成像模型.并研究了该模型的成像机理,即将传统的合成孔径成像技术和基于多发多收的虚拟阵列的波束形成技术相结合实现三维成像.最后基于RD算法的思想,给出了虚拟线阵三维SAR的成像算法.并通过仿真实验,验证了虚拟线阵三维SAR成像模型对三维场景进行精确重建的可行性。

摘要： 针对水下航行器小孔径拖曳阵多目标分辨能力有限的问题,提出了基于傅里叶积分法的高分辨自适应波束形成方法.该方法借鉴傅里叶积分法的基本思想,首先对阵列采样协方差矩阵进行Toeplitz平均获得孔径拓展的虚拟阵列,接着对虚拟阵列(即Toeplitz平均后的输出)进行子阵平滑和自适应波束形成,最终获得高分辨多目标测角结果.所提方法既利用了傅里叶积分法的Toeplitz平均处理的噪声抑制能力,又获得了虚拟阵列的孔径拓展效果.通过理论分析和数值仿真证明,所提方法可以在较低信噪比下获得优于传统自适应波束形成的测角性能.

摘要： 针对语音信号非平稳性、非调制性及高分数带宽比的特点,提出一种新的基于两阵元的相干语音信号DOA估计算法.该算法先从接收信号中选出低频部分能量较大且功率谱分布较均匀的帧为最优帧,并分解为互不重叠的窄带分量,利用希尔伯特变换将各窄带转换成解析信号,将信号的不同频率等效为虚拟阵列的各个阵元,对虚拟阵列接收信号去相干处理后进行DOA估计.本文从信源个数、划分窄带数、信噪比等方面对提出的算法进行仿真实验研究,仿真结果及分析表明该算法对高信噪比的相干语音信号DOA估计具有一定的适用性,克服了两阵元只能估计单声源的不足,实现了多个相干声源的DOA估计.

摘要： 论文首先分析了前/后向空间平滑算法的去相干原理,然后针对其阵列孔径损失的缺点,引出了基于虚拟阵列的空间平滑改进算法,最后用MATLAB进行了计算机仿真验证,给出其性能分析.

摘要： 本文通过虚拟阵列内插技术和ESPRIT算法实现在圆柱共形阵上的DOA估计。在此过程中，依靠子阵分割法，共形于金属柱体表面的圆环阵被划分为八个子阵，每一个子阵通过内插变换为虚拟的均匀直线阵，应用ESPRIT算法，可以快速准确地估计出来波方向。仿真结果证实了该方法的有效性。

摘要： 近场散射信号通常在阵列信号处理中被忽略,近场信号对波束形成造成比较严重的性能损失.本文分析了近场环境中的点散射体信号模型,指出阵列信号既接收到远场直达波信号也会接收到近场二次散射的信号,其中近场信号与远场信号相关.在这基础上提出了一种用虚拟变换的方法补偿近场散射造成的影响.通过最小二乘的方法将近场环境变换成远场环境后按照传统的自适应波束形成方法进行处理,仿真实验验证的方法的有效性.

摘要： 基于阵列虚拟扩展的麦克风阵列空域滤波方法，步骤为：获取频域分段麦克风阵列数据；计算语音信号处理的频率单元序列；组成与频率单元序列对应的频域麦克风阵列数据；构造目标语音信号的阵列导向矩阵及虚拟扩展阵列导向矩阵；估计阵列虚拟扩展矩阵；对频率单元序列对应的阵列数据进行虚拟扩展变换；对虚拟扩展阵列对应的阵列数据进行稳健自适应波束形成；将虚拟扩展阵列输出按照频域分段麦克风阵列数据格式进行组合，得到频域分段麦克风阵列输出数据；对频域分段麦克风阵列输出数据的每一子段数据进行逆傅里叶变换，得到时域分段阵列处理语音信号；进行输出语音信号合成，将相邻子段数据重叠部分进行平均，得到最终的麦克风阵列输出语音信号。

摘要： 本发明属于阵列信号处理技术领域，具体涉及一种提高阵列自由度和虚拟孔径的阵列设置方法。首先，根据给定的任意阵元数W确定两个线性子阵的阵元数量m和n；其次，根据m和n确定两个线性子阵的阵列间隔d

摘要： 本发明公开了一种基于内插虚拟阵列协方差矩阵子空间旋转不变性的互质阵列波达方向估计方法，主要解决现有技术中虚拟阵列的非均匀性导致的信息损失以及预定义空间网格点的基不匹配问题所引发的波达方向估计误差。其实现步骤是：架构互质阵列；互质阵列接收信号建模并计算其等价虚拟信号；构造内插虚拟阵列并初始化其虚拟域信号统计量；设计基于核范数最小化的优化问题并求解，以重建内插虚拟阵列协方差矩阵；形成内插虚拟阵列协方差矩阵的信号子空间；构造具有旋转不变性的两个虚拟子阵信号子空间；计算两个虚拟子阵信号子空间的转换矩阵；形成波达方向估计的闭式解。本发明提高了波达方向估计的自由度和准确度，可用于无源定位和目标探测。

摘要： 本发明公开了一种基于内插虚拟阵列信号原子范数最小化的互质阵列波达方向估计方法，主要解决现有技术中虚拟阵列的非均匀性所导致的信息损失问题。其实现步骤是：接收端架构互质阵列；利用互质阵列接收入射信号并建模；计算互质阵列接收信号所对应的等价虚拟信号；构造内插虚拟阵列并建模；构造内插虚拟阵列的多采样快拍信号及其采样协方差矩阵；构造投影矩阵并定义与该投影矩阵相关的投影运算；设计基于内插虚拟阵列信号原子范数最小化的优化问题并求解；根据重建的内插虚拟阵列协方差矩阵进行波达方向估计。本发明提高了波达方向估计的自由度及分辨率，可用于无源定位和目标探测。

摘要： 本发明公开了一种基于内插虚拟阵列协方差矩阵Toeplitz化重建的互质阵列波达方向估计方法，主要解决现有技术中虚拟阵列的非均匀性所导致的信息损失问题。其实现步骤是：接收端架构互质阵列；利用互质阵列接收入射信号并建模；计算互质阵列接收信号所对应的等价虚拟信号；构造内插虚拟阵列并建模；构造内插虚拟阵列的多采样快拍信号及其采样协方差矩阵；构造投影矩阵并定义与该投影矩阵相关的投影运算；根据原始虚拟阵列中的全部信息构建参考协方差矩阵，设计基于内插虚拟阵列协方差矩阵Toeplitz化重建的优化问题并求解；根据重建的内插虚拟阵列协方差矩阵进行波达方向估计。本发明提高了信号波达方向估计的自由度及分辨率，可用于无源定位和目标探测。

摘要： 本发明公开了一种基于虚拟阵列内插的无网格化互质阵列波达方向估计方法，主要解决现有技术中虚拟阵列的非均匀性所导致的信息损失问题。其实现步骤是：接收端架构互质阵列；利用互质阵列接收入射信号并建模；计算互质阵列接收信号所对应的等价虚拟信号；构造内插虚拟阵列并建模；构造内插虚拟阵列的多采样快拍信号及其采样协方差矩阵；构造投影矩阵并定义与该投影矩阵相关的投影运算；设计基于内插虚拟阵列信号协方差矩阵核范数最小化的优化问题并求解；根据重建的内插虚拟阵列协方差矩阵进行波达方向估计。本发明提高了波达方向估计的自由度及分辨率，可用于无源定位和目标探测。

摘要： 本申请公开了一种基于虚拟阵列的大规模阵列天线，该阵列天线包括：发射线阵和接收线阵；发射线阵的通道数为12，发射线阵设置于阵列天线的左侧，发射线阵由上下两部分对称通道组成，发射线阵的上下两部分对称通道为6列×2行的通道；接收线阵的通道数为16，接收线阵设置于阵列天线的右侧，接收线阵由上下两部分对称通道组成，接收线阵的上下两部分对称通道为8列×2行的通道，其中，发射线阵中相邻两个通道之间的第一间距为接收线阵中相邻的两个通道之间的第二间距的四倍，发射线阵中的通道被配置为分时工作，接收线阵被配置为同时工作。通过本申请中的技术方案，解决了毫米波成像系统中阵列天线阵列规模较大、通道数众多的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于内插虚拟阵列协方差矩阵子空间旋转不变性的互质阵列波达方向估计方法，主要解决现有技术中虚拟阵列的非均匀性导致的信息损失以及预定义空间网格点的基不匹配问题所引发的波达方向估计误差。其实现步骤是：架构互质阵列；互质阵列接收信号建模并计算其等价虚拟信号；构造内插虚拟阵列并初始化其虚拟域信号统计量；设计基于核范数最小化的优化问题并求解，以重建内插虚拟阵列协方差矩阵；形成内插虚拟阵列协方差矩阵的信号子空间；构造具有旋转不变性的两个虚拟子阵信号子空间；计算两个虚拟子阵信号子空间的转换矩阵；形成波达方向估计的闭式解。本发明提高了波达方向估计的自由度和准确度，可用于无源定位和目标探测。

摘要： 本发明公开了一种基于内插虚拟阵列信号原子范数最小化的互质阵列波达方向估计方法，主要解决现有技术中虚拟阵列的非均匀性所导致的信息损失问题。其实现步骤是：接收端架构互质阵列；利用互质阵列接收入射信号并建模；计算互质阵列接收信号所对应的等价虚拟信号；构造内插虚拟阵列并建模；构造内插虚拟阵列的多采样快拍信号及其采样协方差矩阵；构造投影矩阵并定义与该投影矩阵相关的投影运算；设计基于内插虚拟阵列信号原子范数最小化的优化问题并求解；根据重建的内插虚拟阵列协方差矩阵进行波达方向估计。本发明提高了波达方向估计的自由度及分辨率，可用于无源定位和目标探测。

摘要： 本发明公开了一种基于虚拟阵列协方差矩阵稀疏重建的互质阵列波达方向估计方法，主要解决现有技术中自由度受限于物理天线阵元个数的问题，其实现步骤是：(1)接收端天线按照互质阵列结构进行架构；(2)采用互质阵列接收信号并建模；(3)计算互质阵列接收信号所对应的等价虚拟信号；(4)构造虚拟阵列协方差矩阵；(5)设计虚拟阵列协方差矩阵稀疏重建优化问题并求解；(6)通过峰值搜索获得波达方向估计结果。本发明充分利用了互质阵列能够增加自由度性能的优势，在虚拟域上引入协方差矩阵稀疏重建的方法以实现波达方向估计，实现了自由度的提升，可用于无源定位和目标探测。