李永祯[1]2004年在《瞬态极化统计特性及处理的研究》文中研究指明随着现代战场电磁环境的日趋复杂恶劣,用动态的、统计的观点研究时变电磁波的极化现象,揭示波极化变化的内在规律,挖掘蕴含其间的物理本质,探究雷达目标与环境极化散射的特征机理,建立雷达目标极化散射统计特性的有效表征方法,最大限度的发掘和利用雷达传感系统所获得的电磁信息,使之能够适应复杂多变的战场环境、具备智能化的探测识别能力,已经成为雷达极化信息处理技术领域所面临的基础课题和紧迫任务。 为了能够有效提取和利用蕴含在随机极化波和起伏目标极化散射中的内在规律和丰富信息,以统计的、动态的观点来重新审视、研究了电磁波和雷达目标电磁散射的时变极化特性,建立了瞬态极化统计学理论的基础框架。在此基础上,针对导弹、飞机等空间/空中目标,对极化雷达中的弱目标检测、真假目标鉴别及目标识别等应用问题进行了系统深入的研究,为雷达系统削弱恶劣电磁环境的影响、对抗有源干扰、反隐身和识别真假目标等方面提供了新颖的、极具潜力的技术途径。 具体内容可分为理论研究和应用研究两个方面: 在理论研究方面,以瞬态极化理论为基点,以时变电磁波和雷达目标极化散射为对象,研究了瞬态极化的统计特性,建立了瞬态极化统计学理论的基础框架,深刻地揭示出时变电磁波和雷达目标极化散射的统计规律,为时变电磁波极化表征以及雷达目标极化散射特性的刻划提供了有力的理论工具。具体内容包括:①研究了随机极化波瞬态极化的统计特性,提出了电磁波瞬态极化相似系数、极化起伏度和极化采样序列等新概念,研究了正交极化基的选择对瞬态极化描述子的影响,阐释了瞬态Stokes矢量和瞬态极化投影矢量等表征参量的物理内涵及其性质,导出了零均值和非零均值随机极化波在正态分布假设条件下幅度、相位、幅度比、相位差、瞬态Stokes矢量以及瞬态极化投影矢量等的概率密度分布,分析了随机极化波瞬态极化投影矢量数字特征与波的极化参数(如极化度)之间的依赖关系;②从确定性和统计性两个角度分别研究了雷达目标的时变电磁散射极化特性的表征问题,深入研究了在时变电磁波激励下雷达目标的瞬态极化表征方法,提出了雷达目标瞬态极化散射的特征参量描述和目标间极化散射相似性度量等表征方法;在此基础上,提出并深入研究了雷达目标的瞬态极化Wigner-Ville时频分布及瞬态极化一般类时频分布;最后,给出了起伏目标瞬态极化散射矩阵的统计描述方法,研究了典型电磁波激励下雷达目标散射波的统计特性,分析了雷达目标瞬态极化散射的统计特性与入射波之间的依赖关系。 这些概念和方法构成了雷达瞬态极化统计理论的基本内容,为随机极化波和雷达目标电磁散射的极化特性分析、特征提取等研究提供了理论依据和有力工具,为随后的极化信
刘涛[2]2007年在《瞬态极化统计理论及应用研究》文中指出随着现代战场电磁环境的日趋复杂,用瞬态极化的观点研究时变电磁波的极化现象,揭示波极化变化的内在规律,挖掘蕴含其间的物理本质,探究雷达目标与环境极化散射的特征机理,建立雷达目标极化散射统计特性的有效表征方法,最大限度的发掘和利用雷达传感系统所获得的电磁信息,使之能够适应复杂多变的战场环境、具备智能化的探测识别能力,已经成为雷达极化信息处理技术领域所面临的基础课题和紧迫任务。在此背景下,本文研究了随机电磁波和雷达目标电磁散射的时变极化统计特性,部分完善了瞬态极化统计学理论,为雷达系统削弱恶劣电磁环境的影响、对抗有源干扰、反隐身和识别真假目标等方面提供了具有潜力的理论支持。具体内容可分为以下两个层面:在随机电磁波的极化统计特性上,首先导出了高斯随机场的标准Stokes参数的统计特征,得到了其均值、方差以及高阶矩特征,并定义了新的散度,起伏度,以及斜度、峰度等概念,可以更加精细的描述随机场的起伏特性。针对不同时刻Stokes参数的相干特性,引入了瞬态相干极化与极化谱的概念,充分挖掘了极化相干信息,丰富了瞬态极化相干性研究理论。然后分析了在Weibull分布假设条件下电磁波瞬态极化的统计特性,给出了瞬时Stokes参数以及Stokes子矢量的联合概率密度函数表达式。并且将K-分布随机波的瞬态极化统计特性化归到高斯随机波的瞬态极化统计特性上,使K-分布随机波的统计特性与高斯分布特性取得了形式上的一致。在雷达目标的极化特性上,首先研究了雷达目标电磁散射的瞬态极化统计特性与参数表征及估计问题。提出了一种可用来描述更为广泛的目标或杂波的起伏特性的分布函数,即扩展Weibull分布(E-Weibull)以及相应的L-分布函数,并且推导了该分布的高阶矩性质。同时简化了其特例-高斯分布散射矩阵的Stokes参数分布。在此基础上,推导了基于散射矩阵相干分解的SDH目标分解参数的统计特性。同时分析了基于目标方差矩阵的H/A极化分解中特征值、特征矢量等极化分解参数的统计特性,给出了特征值分解的各参数物理机理及其参数估计方法,为合理确定极化特征参数提供了有效的方法。然后研究了雷达目标的空域瞬态极化特性,在此基础上分析了空间箔条云团的极化散射特性,给出了不同空间参数分布情形下相干和非相干极化散射矩阵和极化散射截面面积的统计特性,对研究箔条云的干扰和抗干扰都有一定的指导意义。最后提出了在箔条云等背景下目标全极化散射中心提取的新方法。以指数衰减和模型(DE)为基础将空域目标全极化散射中心的参数提取问题转化为全极化约束总体最小二乘(CTLS)问题,得到散射中心的距离参数和类型参数,然后利用最小二乘法求解全极化测量方程获得每一个散射中心的复幅度信息,并分析了参数估计的精度问题。
罗佳[3]2008年在《天线空域极化特性及应用》文中指出面向复杂电磁环境下实战背景,充分挖掘和利用蕴含在电磁波和雷达天线中的极化信息,拓展和完善雷达极化理论,最大限度的利用雷达系统所获得的电磁信息,提高雷达系统在恶劣电磁环境下的生存和对抗能力,使之能够适应复杂多变的战场环境,已经成为雷达极化技术领域所面临的基础课题和紧迫任务。论文诠释了天线空域极化特性的内涵,建立了天线空域极化特性表征方法,系统分析了天线空域极化特性,并对天线空域极化特性在目标极化特性测量、抗有源干扰和真假目标鉴别等领域中的应用进行了富有成效的研究,有力拓展了雷达极化信息处理技术的外延,丰富了雷达极化理论的内涵。具体内容可分为理论研究和应用研究两个层面:在理论研究方面,以瞬态极化理论为基础,诠释了天线空域极化特性的内涵,建立了空域瞬态极化表征方法,揭示了天线极化特性在空间的演化、分布规律,不仅补充和完善了电磁波和天线极化理论,且为天线空域极化特性的刻画和应用提供了理论基础和有力工具。具体内容包括:①建立了天线空域极化特性的表征理论框架,包括天线空域极化特性内涵的诠释,天线空域极化特性的经典描述和天线空域瞬态极化特性的表征;②结合理论分析和计算机仿真,首次系统分析了各种线天线和面天线的空域极化特性,包括短偶极子、正交偶极子天线、环天线、螺旋天线、波导口辐射器、喇叭天线以及抛物面天线等,得到了一组有意义的结论;③针对实际干扰机天线和正馈抛物面天线,利用暗室测量数据,分析了天线极化特性在空间的分布情况,由于各种现实因素的影响,虽然基本规律与理论分析相符,但实际天线的空域极化特性比理论推导更为显着;在上述基础上,建立了四种典型的天线空域极化特性模型。天线空域极化特性的研究不仅证明了雷达天线空域极化特性的存在性,更揭示了天线极化特性在空间的内在变化规律,为其在极化测量、鉴别、抗干扰等领域中的应用奠定了理论基础和技术支撑。在应用研究方面,针对机械扫描体制雷达,论文力求通过分析雷达天线的空域极化特性,采用先进的信号与信息处理手段,充分挖掘雷达装备所固有的极化信息处理潜力,有效提升我防空雷达在复杂电磁环境下的抗干扰能力和目标识别能力。具体内容包括:①提出了一种利用天线空域极化特性估计来波信号极化状态的新方法,对算法的可行性、稳定性、有效性进行了理论分析,并结合计算机仿真,系统分析了各因素对算法性能的影响程度以及算法的适用范围和提高算法性能的主要途径;基于此极化矢量估计算法,提出了一种新颖的自适应极化滤波方法,并对该滤波器的干扰抑制效果进行了理论分析和仿真验证。②提出了两种基于天线空域极化特性的目标极化散射矩阵测量新方法,根据对接收回波信号处理方法上的差异,分别简称为“时域测量法”和“频域测量法”,结合暗室测量数据,对算法性能进行了理论分析和仿真验证;在此基础上,提出了一种新颖的固定转发式有源假目标极化鉴别方法,仿真实验验证了该方法的有效性。需要特别指出的是:论文提出的极化测量的思想与方法,突破了传统的分时极化测量和同时极化测量体制利用两个正交极化通道进行处理的思路,另辟蹊径地通过利用天线的空域极化特性,仅需一个极化通道即可完成来波极化状态估计和目标的极化散射矩阵测量;与美国等发达国家抛弃已有的装备、开发新体制极化雷达的技术路线相比,在性能上会存在一些固有的差距,但是,其优势在于它利用创新性手段,可望明显提升现役雷达的抗干扰和智能识别能力,将极大地缩短研制周期、降低成本,适合现阶段乃至未来很长一段时间内我国武器装备发展的特点。
代大海[4]2008年在《极化雷达成像及目标特征提取研究》文中提出本论文紧密结合973国家安全重大基础研究项目“雷达自动目标识别新机理新方法研究”、国家自然科学基金重点项目“雷达极化信息获取与处理”以及国防预先研究项目“雷达目标高分辨极化特性研究”等,针对高分辨极化雷达体制,深入开展了极化雷达成像及目标特征提取方法的研究工作,主要内容包括全极化测量条件下高分辨成像、目标散射中心特征参数估计及其性能分析、典型有源干扰下的SAR成像方法等。需要特别指出的是,本文提出的基于相干极化散射模型的高分辨极化矢量信号处理的思想与方法,突破了传统的多极化分通道进行处理的思路,不仅能更加准确地估计目标的特征参数,而且有效解决了传统方法中的散射中心位置、极化的关联处理等难题,处理效率更高、效果更优。考虑到未来战场越来越复杂的电磁环境,论文还研究了随机极化压制干扰和有源假目标欺骗干扰两种典型干扰条件下的极化SAR(PolSAR)成像方法。第一章首先概述了雷达极化学的发展历程、研究内容和发展趋势,重点介绍了极化雷达成像及目标特征提取方法的研究现状,归纳了高分辨极化信息处理的特点和优势,简要阐述了论文的主要研究内容。第二章研究了目标全极化散射中心特征参数估计及其性能分析问题。针对相干极化理想点散射模型,首次推导并得到了模型参数(包括散射中心位置、散射矩阵元素的幅度、相位、相位差等)估计的极限性能,得出了极限估计精度与带宽、信噪比、极化等因素的解析关系,证明了在散射中心参数估计方法的极限精度方面,全极化处理优于任意单极化处理;提出了极化多重信号分类方法(P-MUSIC)和极化旋转不变子空间方法(P-ESPRIT)两种性能优良的全极化散射中心参数估计方法,并分别利用仿真和实测数据进行了验证和阐释。第叁章研究了色散条件下目标全极化散射中心参数估计与性能分析问题。首先建立了雷达目标的相干极化几何绕射理论(CP-GTD)模型,该模型能够同时描述目标散射中心的频率色散特性和极化特性;提出了基于CP-GTD模型的目标散射中心特征提取与参数估计方法,从非相干性和相干性两个角度评估了其估计性能,通过仿真和实测数据实验,验证了CP-GTD方法的优越性;推导得到了CP-GTD模型参数估计的极限性能,分析了模型各参数估计性能与带宽、信噪比、极化等因素的约束关系,其结果可用于指导系统参数设计以及算法性能评价等方面;最后结合弹道导弹攻防的应用背景,提出一种新的弹道中段目标结构和微动特征提取方法。第四章研究了极化SAR/ISAR超分辨成像与目标特征提取问题。首先针对极化ISAR体制,建立了雷达目标的二维CP-GTD模型,提出了基于该模型的全极化ISAR超分辨成像及特征提取方法;从极化复图像域出发,提出了基于理想点散射模型的极化SAR超分辨成像与目标散射中心特征提取方法。利用仿真数据、暗室测量数据和实测PolSAR复图像数据,验证了这两种方法的有效性,其突出优点是不需要进行散射中心位置及极化的关联,并可以实现相干极化散射矩阵元素的同时估计。第五章研究了随机极化有源压制干扰和有源假目标欺骗干扰两种典型干扰下的极化雷达成像方法。在对抗随机极化有源压制干扰的成像方法中,提出了级联极化变换的概念和方法,研究了时变随机极化干扰的统计特性,提出了基于极化变换滤波的抗干扰方法,突破了“传统极化滤波对随机极化干扰在功率上得益有限”的结论,利用实测SAR数据得到了满意的抗干扰成像效果。在对抗有源假目标欺骗干扰的成像方法中,提出了在多普勒域通过相位补偿来实现PolSAR有源假目标干扰鉴别和对消的成像方法,并利用实测SAR和仿真数据得到了有源假目标干扰下的良好成像结果。
常宇亮[5]2010年在《瞬态极化雷达测量、检测与抗干技术研究》文中研究指明利用极化信息提高雷达的检测、抗干扰和识别等能力是当前新体制雷达发展的趋势之一。瞬态极化概念及相关理论的提出为时变、宽带和动态极化信息的表征与处理提供了有力的理论工具,促进了全极化新体制雷达的研制和发展。采用瞬态极化信息处理理论和技术进行信息处理的同时全极化测量体制雷达,可称为瞬态极化雷达。由于瞬态极化雷达可通过单次观测获取目标极化散射矩阵的全部信息,且可对极化散射矩阵进行瞬态极化信息处理,因此其极化信息获取与处理能力更强,与传统极化雷达相比在目标检测、抗干扰和目标识别等方面具有较大优势。在瞬态极化雷达系统研制和发展需求的牵引下,本文对极化测量、极化校准、极化检测和极化抗干扰等瞬态极化雷达关键技术进行了研究,并通过瞬态极化雷达实验系统开展的内、外场试验对部分研究成果进行了验证。第一章,概述了雷达极化学的研究内容和发展历程,以及极化雷达测量体制和关键技术的研究现状和发展趋势;介绍了瞬态极化雷达的概念,归纳了瞬态极化雷达系统发展和应用中待解决的部分技术问题;简要阐述了论文的主要研究内容。第二章,研究了瞬态极化雷达的目标极化散射特性测量问题。针对极化雷达研制阶段发射信号的波形选择和参数设计问题,提出了基于瞬态极化模糊函数矩阵的发射信号极化测量性能评估方法,为极化雷达发射信号的波形选择和参数设计提供了理论基础;针对传统极化测量方法对发射信号的正交性约束在工程中难以实现的问题,提出了基于瞬态极化模糊函数矩阵的极化测量新方法,有效消除了因发射信号非正交性引入的测量误差;最后介绍了瞬态极化模糊函数矩阵的参数估计方法。第叁章,研究了瞬态极化雷达的测量校准问题。针对传统极化校准方法忽略天线空域极化特性、工程实施难度较大等缺陷,提出了基于金属球和标准信号源的极化校准新方法,在充分考虑天线空域极化特性的前提下实现了极化测量校准,降低了校准实施难度,提高了校准精度;针对极化雷达天线空域极化特性引入的与来波极化相关的测向误差,研究了测向误差与极化测量误差间的耦合关系,发现了该耦合误差的产生机理,并提出了相应的误差消除方法。第四章,研究了瞬态极化雷达的目标检测问题。针对经典极化检测算法假定极化雷达接收信号对应的目标极化散射矩阵测量值满足互易性,而实际接收信号会因天线空域极化特性产生互易性偏离现象的问题,在考虑天线空域极化特性影响的前提下,推导了高斯噪声条件下确定性目标的最佳检测算法,提出了相应的准最佳极化检测实现方法,研究了高斯噪声条件下起伏目标、非高斯噪声条件下确定性目标的最佳极化检测方法,利用非互易性条件下的交叉极化信息提高了极化雷达的目标检测性能。第五章,研究了瞬态极化雷达的抗干扰问题。针对干扰极化变化造成传统极化抗干扰方法性能下降的问题,提出了瞬态极化滤波方法,实现了目标回波时、频域内干扰信号的极化检测、估计和抑制,提高了变极化干扰的抑制性能;针对极化周期调制干扰,以弹载干扰机为研究对象,提出了干扰极化跟踪滤波方法,与传统的固定极化滤波器相比具有更好的极化抑制性能;针对具备目标极化散射矩阵模拟能力的全极化复杂调制假目标干扰,提出了相应的假目标极化鉴别方法,提高了极化雷达的假目标鉴别能力。
任博[6]2016年在《多点源干扰的雷达极化统计特性及其应用研究》文中研究指明随着战场电磁频谱争夺日益激烈,人类用频活动日趋频繁,雷达同时会受到多个有意或无意、有源或无源干扰的影响。来自多个点源的干扰进一步压缩了雷达目标与干扰信号在时-频-空域中的差异,使得雷达难以有效抑制干扰并探测目标。极化信息已被证明能够提高雷达抗干扰性能、改善目标检测能力。但多点源干扰合成极化的起伏特性,对极化雷达滤波与检测技术构成了更大的挑战。论文深入研究了多点源干扰的雷达极化统计特性,应用其成果,重点研究了应对主旁瓣同时干扰的极化雷达滤波技术,以及针对非均匀杂波环境的雷达目标极化检测技术,为提高雷达在典型多点源干扰环境下的探测能力提供支撑。论文取得的研究成果主要包括:多点源干扰的雷达极化统计特性。针对多点源干扰,基于零均值复高斯分布假设,总结了典型极化参量的统计表征模型;在此基础上建立了非零均值复高斯多点源干扰的极化比和极化度统计模型,通过仿真对比说明了此类极化统计模型更适于表征具有确定极化占优的多点源干扰极化特性;利用UHF波段雷达开展了对典型多点源干扰的极化参数测量与分析,包括由若干移动通信基站产生的同频干扰,以及由多个有源干扰机模拟的主旁瓣同时多点源干扰,进一步验证了所建立的极化统计特性模型。极化雷达滤波技术。首先以主瓣干扰受传播环境影响形成的等效多点源干扰为对象,结合极化统计特性模型,建立并利用外场实测数据验证了主瓣干扰极化扰动模型;针对传统自适应极化对消器在抑制主瓣干扰时存在收敛速度慢、迭代因子难以自适应选取等问题,应用瞬态极化聚类中心思想,提出了一种脉内快速自适应极化滤波方法,该方法在滤波器响应时间和干扰抑制稳定性方面有明显改善。其次,以主旁瓣同时多点源干扰为对象,设计了一种带有主辅阵的极化阵列天线,在此基础上提出最陡梯度迭代滤波和逆矩阵优化滤波两类方法,利用外场实验数据,验证了所提极化滤波方法能够有效抑制主旁瓣同时多点源干扰。极化雷达检测技术。基于矢量乘积模型,拓展了以K分布为代表的复合高斯非均匀杂波信号的极化度统计模型,发现了极化度统计模型具有不敏感于高斯或非高斯分布假设的特点;针对空间非均匀造成待检测单元杂波特性难以有效估计进而难以稳定检测的问题,提出了两种利用极化度特征量的极化检测方法:一是基于极化度检验统计量的检测方法,通过直接估计待检测单元的极化度作为检验量判决是否存在目标;二是将极化滤波与极化度判决级联的组合极化检测方法,用以应对极化度起伏的非均匀杂波环境。开展了对极化检测器性能的理论分析,并将典型极化检测器应用于实测数据,验证了极化度相关检测器相比于其他的极化检测算法,能够改善对非均匀杂波中目标的检测性能。
刘勇[7]2011年在《动态目标极化特性测量与极化雷达抗干扰新方法研究》文中指出极化信息可以显着提高雷达的目标检测、目标识别与抗干扰性能,在现代防空、反导雷达中具有广阔的应用前景。随着新型高速机动目标的出现,以及战场电磁环境的日趋复杂,雷达极化信息的有效应用面临诸多挑战:一方面,新型导弹、飞机等目标的高速机动会使极化特性起伏更加剧烈,传统分时极化测量体制的固有不足已成为制约该类目标极化特性获取的主要瓶颈;另一方面,随着各种先进的相参、宽带电子干扰技术不断涌现,现有极化抗干扰方法由于受到应用条件限制,难以应对复杂多变的干扰样式。本论文以防空、反导为应用背景,以瞬态极化理论为基础,深入研究了动态目标极化特性测量和极化抗干扰方法,主要内容包括:在动态目标的极化特性测量方面,以导弹、飞机等高速运动目标的极化特性获取为需求,深入研究了动态目标的同时极化测量方法,显着提高了测量性能。(1).以导弹目标为对象,通过分析其在运动状态下的窄带、宽带极化特性,揭示了目标高速运动对极化特性的调制机理,并针对分时、同时两种极化测量体制,定量分析了目标极化特性起伏对测量性能的影响。理论分析和仿真实验结果均表明,对于极化特性快起伏目标,同时极化测量体制具有突出优势,这为极化雷达体制的选择提供了重要参考。(2).针对动态目标的窄带极化特性测量问题,对比分析了频移脉冲和正负斜率线性调频(LFM)两种典型同时极化测量波形的隔离度性能,结果表明,当多普勒频移补偿误差较小时,选择频移脉冲波形会得到更好的测量性能。利用瞬态极化雷达(KD-IPR)开展的外场测量实验,验证了相关结论。(3).针对动态目标的宽带极化特性测量问题,基于正交频分复用(OFDM)原理设计了全极化OFDM波形,并提出了宽带极化散射矩阵测量、一维/二维全极化散射中心特征提取等处理方法。分析结果表明,与传统的宽带正负斜率LFM波形相比,在速度补偿后,该波形具有更好的隔离度性能,能够更加准确的提取目标全极化高分辨信息,且有效消除了“多普勒–时延”耦合误差。在极化雷达抗干扰方面,面向对空监视、跟踪制导及宽带成像的应用背景,针对转发式多假目标干扰、自卫式有源干扰及宽带干扰,提出了几种实用的极化雷达抗干扰新方法。(1).针对转发式多假目标干扰,利用目标回波和干扰信号的瞬态极化特性差异,提出了相应的假目标抑制方法。与现有方法相比,该方法无需估计干扰极化状态,具有更好的实用性。基于实测目标回波数据的实验结果表明,该方法在较低信噪比/干噪比情况下仍能取得有效的抗干扰效果。(2).针对自卫式有源干扰,建立了正交极化二元阵雷达天线的空域极化特性理论模型,提出了两种空域极化抗干扰新方法:一是提出了空域虚拟极化滤波方法,该方法仅利用接收信号幅值来实现干扰极化状态估计,可有效抑制自卫式压制干扰;二是提出了假目标空域极化鉴别方法,该方法利用目标回波和干扰信号的空域极化特性差异来设计处理算法,可有效对抗自卫式欺骗干扰。仿真实验结果验证了这两种方法的有效性。(3).针对逆合成孔径雷达(ISAR)面临的宽带有源干扰,提出了两种宽带极化抗干扰方法:一是以径向距离维输出干扰平均功率最小为准则,提出了宽带极化对消方法,可有效抑制宽带压制干扰;二是利用真实目标和假目标的一维距离像(HRRP)极化相关特性差异,提出了相应的极化鉴别方法,可有效对抗宽带HRRP欺骗干扰。这两种方法能够显着提高ISAR系统在干扰背景下的成像能力。本文研究成果有助于推动瞬态极化信息处理技术从理论走向实用,对于提高防空、反导雷达的目标特性获取和抗干扰能力具有重要参考价值。
刘伟[8]2014年在《基于模型的声矢量传感器信号DOA估计方法研究》文中指出相比于传统声压传感器,声矢量传感器可为后置信号处理系统额外地提供声场的矢量信息,因而受到各国水声领域研究人员的广泛关注。经典的声矢量信号处理方法通常考虑理想情况下的海洋信道和背景噪声,忽略了真实海洋环境的复杂多变性对处理效果的影响。基于模型的信号处理方法将声场的物理模型与信号处理算法相结合,利用声场特性改善信号处理算法性能。目前,模基处理技术一般针对声压信号展开,将其应用于矢量信号处理中仍较为少见。鉴于此,本文在研究常规矢量阵方位估计算法的基础上,分别探索基于声矢量场模型和声矢量信号模型的方位估计算法。论文的主要内容如下:1.基于声矢量场极化模型的DOA估计方法针对子空间类高分辨方法对噪声敏感,提出了基于水声信号偏振(极化)特性的降噪预处理方法,建立了矢量传感器极化加权方位估计模型。在浅海环境下,分别通过射线理论和简正波模型对声波的质点运动轨迹进行深入地研究,从理论上证明由于波导的影响水下声场中也存在“偏振”现象。在此基础上,详细地探讨了目标信号与瞬态干扰在时域极化特性上的区别,并依此设计时域极化滤波器,以达到瞬态干扰位置判断和抑制的目的。根据目标信号极化参数建立数据恢复模型,对瞬态干扰处目标信号进行预测。通过仿真分析和实验数据处理结果表明本文方法能够有效地去除瞬态干扰并恢复目标信号。由于时域极化处理对噪声的抑制能力有限,为提高极化预处理算法性能,本文进一步分析了目标与噪声在频域极化特性上区别,以时域极化处理方法为原型,提出了基于频域极化滤波的DOA估计算法。仿真研究表明,在发射与接收距离较近、背景噪声为实测环境噪声和双目标情况下,基于频域极化滤波的DOA方法均比常规矢量处理方法具有更好的表现。实测信号处理结果也证实了此方法具有良好的估计性能。本方法在使用中基本不需要目标的先验知识,更适合用于被动目标定位与追踪中。2.基于声矢量信号模型的DOA估计方法基于高阶统计模型的DOA算法既能扩展阵列孔径,又具备色噪声抑制能力,但扩展后阵列中存在大量冗余项,计算量较大。针对这一问题,通过分析四阶累积量对均匀声矢量线阵的扩展特性,提出了两种协方差矩阵重构方法:直接剔除法和重合项平均法。理论分析和仿真研究表明,对于均匀矢量线阵,本文提出的两种算法能够有效的降低协方差矩阵维数;基于重合项平均法的DOA算法性能甚至优于未去冗余的四阶累积量DOA方法。虽然高阶统计模型能扩展阵列孔径,但在应用中仍存在一些局限性,若条件允许,还应采用大尺寸阵列以获得较为理想的DOA估计结果。单矢量水听器输出叁或四路信号,相比于阵元个数相同的声压阵,随着阵元个数增多,矢量阵DOA算法的运算量增大程度更为明显。为提高DOA算法的运算速度,四元数被引入声矢量信号处理中,以其特有的运算法则降低DOA算法计算量和所占内存空间。但声矢量信号的现有四元数DOA算法未充分利用矢量传感器的固有指向性,致使方位估计结果存在模糊。本文对现有模型下数据协方差矩阵进行详细推导,分析模糊的产生原因,并以此为基础,利用四元数的乘法运算规则,提出现有模型的改良方法,以消除估计结果中存在的模糊;提出声压振速四元数模型,并将声压振速四元数模型与非空间ESPRIT算法相结合,实现无模糊方位估计。理论分析和仿真结果表明,通过新提出四元数模型既有效地降低DOA算法的计算量和内存空间又克服了模糊问题。
李永祯, 王雪松, 汪连栋, 肖顺平, 王国玉[9]2007年在《非零均值随机极化波的统计特性》文中研究说明在正态分布假设条件下,首先导出了随机电磁波幅度、功率和相位的概率密度分布及联合概率密度分布,然后重点分析了能够完备表征电磁波极化特性的瞬态极化投影矢量(IPPV)的概率密度分布,并分析了极化通道之间相互独立的随机极化波IPPV各分量的概率密度与独立通道方差比的变化关系等.文中结论对电磁信号检测、ESM系统辐射源极化侦察等应用领域具有参考意义.
王雪松, 邓泳, 李永祯, 代大海[10]2005年在《部分极化波瞬态极化投影的统计特性》文中指出在电磁波瞬态极化理论的基础上,研究了部分极化波的瞬态极化投影的统计特性.提出瞬态极化投影到期望极化轨道的距离的概念,其本质是两个极化信号瞬态极化投影的距离度量.在正态假设下,推出了该距离所服从的概率分布密度解析公式,并证明了当对部分极化波的独立采样数足够多时,该距离近似服从正态分布.
参考文献：
[1]. 瞬态极化统计特性及处理的研究[D]. 李永祯. 国防科学技术大学. 2004
[2]. 瞬态极化统计理论及应用研究[D]. 刘涛. 国防科学技术大学. 2007
[3]. 天线空域极化特性及应用[D]. 罗佳. 国防科学技术大学. 2008
[4]. 极化雷达成像及目标特征提取研究[D]. 代大海. 国防科学技术大学. 2008
[5]. 瞬态极化雷达测量、检测与抗干技术研究[D]. 常宇亮. 国防科学技术大学. 2010
[6]. 多点源干扰的雷达极化统计特性及其应用研究[D]. 任博. 国防科学技术大学. 2016
[7]. 动态目标极化特性测量与极化雷达抗干扰新方法研究[D]. 刘勇. 国防科学技术大学. 2011
[8]. 基于模型的声矢量传感器信号DOA估计方法研究[D]. 刘伟. 哈尔滨工程大学. 2014
[9]. 非零均值随机极化波的统计特性[J]. 李永祯, 王雪松, 汪连栋, 肖顺平, 王国玉. 应用科学学报. 2007
[10]. 部分极化波瞬态极化投影的统计特性[J]. 王雪松, 邓泳, 李永祯, 代大海. 应用科学学报. 2005
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