阵元位置自校准的微粒群算法参数优化设置研究

针对微粒群算法中参数设置问题还没有成熟的理论和实验方法,提出一种基于田口方法的参数最佳设置实验方法．仿真研究了PSO算法中参数设置对阵列自校准性能的影响,给出了0～20dB信噪比条件下阵列阵元位置自校准的PSO算法的最佳参数组合及不分信噪比条件的最佳参数组合,并比较了MUSIC算法在阵元位置误差校准前后的DOA估计性能．仿真结果证明该方法是有效、可行的．     

阵列误差对MUSIC算法性能的影响与校正

理论上分析了阵元增益误差和相位误差对基于子空间分解的MUSIC算法进行DOA估计性能的影响，在此基础上给出了一种基于最大似然估计的Toeplitz化通用自校正方法．该方法利用理想阵列协方差矩阵的Toeplitz性质，无需估计误差而可以对其作出补偿．仿真结果表明该方法不但可以减少MUSIC方法对阵列误差的敏感性，而且可以进一步降低其信噪比门限．     

一种DOA估计中阵列的有源校准新方法

着重研究了DOA估计中由阵元间互耦、通道失配及阵元位置误差的综合影响引起的阵列流形误差的校准问题,通过测量得到的一组校准源的方向向量来估计阵列的校准矩阵和阵元位置．仿真证明此方法的有效性。     

基于数据阵共轭重构的MUSIC角估计算法

介绍了一种利用接收数据及其共轭重构得到新的数据矩阵,然后借助于数据阵奇异值分解实现的修正MUSIC算法,并指出了这将有助于改善协方差矩阵特征值的分布,从而提高信号到达方向(DOA)的估计性能。在相同的信噪比和快拍数条件下,该方法无论是在角估计的均方误差、信号源角分辨能力等方面均优于普通的MUSIC算法,并给出了验证理论分析的计算机仿真结果。     

基于延时相关预处理的MUSIC算法

针对MUSIC算法的分辨力受信噪比、快拍数及阵元数等因素限制的问题,利用各阵元接收数据的延时相关函数重新构造协方差矩阵,提出了基于延时相关预处理的MUSIC算法.根据阵元间的延时相关函数与原阵列流型及信号延时相关函数的关系,推导了4个与原阵列流型相同（共轭）的延时相关函数矩阵,分别对各矩阵求协方差并按规则求和得到新的协方差矩阵,之后对协方差矩阵进行特征分解,根据信号子空间处理稳健性高和噪声子空间处理估计精度高的特点构造谱函数进行谱峰搜索,实现DOA估计.通过仿真实验验证了本文算法的可行性和有效性.     

信号稀疏分解降噪在DOA估计中的应用

提出了一种基于稀疏分解的阵列信号降噪方法。该算法是通过匹配跟踪（MP）的稀疏分解对阵列接收信号进行降噪,然后结合一般的MUSIC算法实现DOA估计。首先将对阵列接收数据分阵元通道独立进行基于MP分解的降噪处理,在不改变阵列流型的前提下,达到了对阵列信号降噪的效果,且在实际算法中分析了MP分解迭代终止阈值的确定。通过仿真分析证实了信号MP分解降噪的方法应用于DOA估计中的可行性。仿真结果显示,在低信噪比环境中,基于MP分解降噪后的MUSIC估计方法取得了更好的估计性能,因此证实了该算法的有效性。     

非圆信号多级维纳滤波DOA估计求根算法

针对非圆信号DOA估计的计算量问题, 运用多级维纳滤波和信号子空间的多项式求根方法, 提出了一种快速算法. 首先利用非圆信号特性构造出扩展阵列输出矩阵, 然后不需进行协方差矩阵的生成和分解, 利用多级维纳滤波求出信号子空间, 针对均匀线阵推导出信号子空间多项式求根方法, 得出目标的DOA估计值. 新算法的均方根误差性能与非圆信号求根MUSIC算法、非圆信号ESPRIT算法、非圆信号扩展传播算子算法等快速算法相仿, 但是计算量小于已有的算法, 特别是在阵元数较多的情况下算法的实时性优势更加明显.     

基于修正MUSIC算法的宽带相干源波达方向估计

提出了一种基于修正MUSIC算法的宽带相干源DOA估计方法。对每一子带的接收数据阵进行共轭重构，利用平均的阵列相关矩阵代替传统的阵列相关矩阵进行子空间方法处理，由各子带结果的综合得到信号的DOA估计。数据阵共轭重构的实质是前后向空间平滑，因此可以解相干源问题。中算法取子阵与原阵列相同，因此不会损失阵列孔径。由于空间平滑包含了平均的意义，因此新算法还可以提高对非相干源的估计性能。仿真结果验证了新方法的有效性。     

多口径组合阵列子空间DOA测向算法

现有各类子空间DOA测向算法为避免阵列模糊一般要求阵元间距小于半波长,但为获得更好的测向性能又需要较大的阵列尺寸,这需要大量的阵元,提高系统复杂度和成本.为克服这个问题,本文基于多重信号分类(MUSIC)算法提出一种采用半径不同的多口径组合阵列进行DOA测向方法.其中小尺寸阵列能够避免测向模糊问题,同时对空间谱起到平滑作用,从而降低空间谱计算复杂度;而具有较少阵元数目的大尺寸阵列主要用于提高测向算法精度和分辨力.本文给出算法的原理与实现步骤,并对算法精度和分辨力进行了分析和仿真,理论分析和仿真结果表明算法的有效性.     

阵元位置误差校正Toeplitz预处理算法

MUSIC等为代表的高分辨DOA算法通常以精确已知的理想阵列模型为前提,由于实际天线阵列的位置误差必然存在,因此算法的性能必将受到严重的影响,甚至失效.本文通过深入分析阵列位置误差对阵列接收数据协方差矩阵的影响,提出了一种基于对接收数据协方差矩阵作Toep litz预处理来校正阵列位置误差的方法,同时结合特征值重构方法进行联合迭代运算,以便更加有效地抑制阵列位置误差的影响.理论分析和计算机仿真表明,所提方法能够有效地改善MUSIC算法的稳健性,提高多目标信号的角度分辨能力.     

矢量传感器阵列高分辨率方位估计技术研究

矢量传感器能同时共点拾取声场中的声压和三路相互正交的振速信息,获得额外的信息量,它的出现引起了国内外的关注.为了改善波束域高分辨率方法的性能,获得矢量传感器阵列对多目标的足够精度的分辨能力,在研究矢量传感器阵列目标估计基础上,首次在矢量传感器阵列处理领域将矢量阵波束形成与波束域目标估计算法结合起来,实现了高精度目标方位估计,与常规阵元域和波束域方法相比,提高了多目标估计性能,降低了输入信噪比门限,增大了阵列输出增益,减小了计算量.仿真验证了该算法的优越性.     

一种改进的RootMUSIC快速算法

MUSIC算法是一种基于特征结构的子空间类超分辨算法,该算法性能优良,但需要估计协方差矩阵并进行特征分解和谱峰搜索,运算量较大。研究了波达方向估计问题并提出了一种改进的快速算法,该算法利用协方差矩阵的子矩阵得到信号子空间,无需特征分解,只需估计该子矩阵,然后用多项式求根的方法代替谱峰搜索,故该快速算法运算复杂度远低于MU-SIC算法,同时性能损失并不太大。理论分析和计算机仿真结果表明此算法是有效的。     

基于矢量阵的自初始化MUSIC方位估计算法

MUSIC空间谱估计突破了常规波束形成中的锐利限,能够对目标进行高精度方位估计.探讨了MUSIC算法在矢量阵上的应用,给出了矢量线阵MUSIC噪声子空间谱估计表达式,利用单个矢量阵元的阵簇估计提供的初始参数,对MUSIC噪声子空间谱进行迭代搜索谱峰实现目标的方位估计,用以提高目标方位估计的精度.对单目标和双目标方位估计进行了仿真研究,在文中的仿真条件下,当满足信噪比大于5dB的条件时,可对目标方位进行较好估计.研究结果表明,通过单个矢量阵元阵簇得出的目标方位估计精度较差,而迭代搜索MUSIC谱峰方法提高了方位估计精度.     

矢量阵自初始化MUSIC算法的试验研究

利用单个矢量阵元的阵簇估计提供的初始参数,对MUSIC噪声子空间谱进行迭代搜索谱峰,实现目标的方位估计.该方法减少了运算量,同时提高了目标方位估计的精度.为了检验算法的性能,进行了外场试验.利用3个矢量水听器组成了三元矢量阵,对比了矢量阵自初始化MUSIC算法和MUSIC空间谱估计以及常规波束形成的性能.试验结果表明,矢量阵常规波束形成的目标方位估计精度较差,MUSIC空间谱的估计性能较好,而迭代搜索MUSIC谱峰方法的定向精度最高.当空间严重降采样时,常规波束图的栅瓣高度接近主瓣高度,MUSIC空间谱表现出较强的栅瓣抑制能力,而自初始化MUSIC算法不受空间降采样的影响,总能给出正确的目标方位估计值.     

阵列幅相误差背景下MUSIC算法的DSP实现

针对空间谱估计算法在实际应用中的误差问题,讨论了在存在阵列幅相误差背景下,多重信号分类法（MUSIC：MUltiple SIgnal Classification）测向算法在DSP（Digital Signal Processor）上实现的一种方法。通过设置方位精确的辅助阵元对幅相误差进行校正,辅助阵元的方位信息为误差参数的计算提供了必要的信息量,然后利用MUSIC算法进行波达方向估计,同时利用TI公司高速DSP芯片（TMS320C6713）实现了在阵列幅相误差背景下的MUSIC测向方法。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于MUSIC算法的双平面阵列天线DOA估计

提出一种由两个平面阵列天线相互垂直放置而组成的双平面阵列天线,并对此双平面阵列天线模型进行数学建模及理论构建.阐述了MUSIC算法的基本原理并进行了具体分析.利用MUSIC算法对此阵列天线进行了三维空间D()A估计,其中对每一个平面阵列分别估计出三维空间到来角中的两个参数;并利用此双平面阵列天线D()A估计的特点,对三...     

智能天线中平面阵列的波达方向估计的研究

研究智能天线中平面阵列的波达方向估计．以等距线阵为基础,把每一线阵作为平面阵列的一个子线阵,信号在不同子线阵上形成的波达方向估计就构成平面阵列的波达方向估计．提出采用MUSIC算法来实现平面阵列波达方向估计的方法．阵元数目的增加,很大程度上提高了方向估计的准确性．文中模拟了现实的无线环境,在相同噪声情况下,讨论不同数目的入射信号对平面阵列的波达方向估计的影响,并在不同噪声情况下,通过多次实验得到噪声与入射角度分辨率的关系．     

近场声源方位和距离联合估计算法

为提高近场麦克风阵列的声源定位精确度,对基于麦克风阵列的声源定位技术进行研究。详细分析了近场信号传播模型,并结合窄带子空间算法,对宽带ISM（Incoherent Signal-Subspace Method）算法进行改进,提出一种近场子空间声源方位和距离联合估计算法。该算法根据短时信号的频率特性,在特定频率上对信号应用子空间算法进行方向距离联合估计并对结果进行叠加,从而得到最终结果。该算法在相关信源和混响条件下均能得到较好的DOA（Direction-of-Arrival）估计效果。计算机仿真验证了算法的有效性。