未知阵列流形条件下波达方向—多普勒频率盲估计方法

本文研究阵列信号高分辩波达方向－多普勒频率二维估计问题，在未精确已知阵列流形条件下，利用到达波信号的多普勒频率，提出了一种波达方向－多普勒频率盲估计的新方法，理论分析和计算机仿真结果表明此方法在实际阵列存在增益和相位误差时益有效，而且现有二维估计算法相比，其运算量较小。     

基于四元数模型的频率和方向角同时估计

基于阵列信号处理中波达方向、频率的同时估计问题,提出了波达方向、频率的四元数模型,使得估计波达方向、频率二维问题类似于估计一维问题,从而避免了在经典的二维复数模型估计中直接或间接的配对问题.本文首先给出了阵列接受信号的二维实模型,通过Hilbert变换构造了符合四元数结构的新的信号模型.接着通过定义一个特殊的四阶累积量来提取加性高斯有色噪声中的方向和频率.最后分析了联合Hamilton四元数和马氏四元数在波达方向、频率同时估计中的应用前景.仿真实验验证了本文的理论.     

基于数据共轭重排的修正二维MUSIC算法分析

在阐述二维MUSIC算法基本原理的基础上,通过将接收数据共轭重排的再利用、构造相关矩阵,提出一种基于正交阵列的修正二维MUSIC算法。在快拍次数有限时,此算法可以明显改善信号的波达方向估计性能,特别是相干信号波达方向(DOA)的估计性能,计算机仿真结果证明了该改进算法的有效性和可行性。     

一种新的旋转不变方法实现起伏目标的高分辨方向－多普勒频率盲估计

本文研究阵列雷达对起伏目标的方向－多普勒频率二维估计问题，由于阵列天线各阵元特性不一致，阵列流形不可精确已知。本文基于高阶统计量提出了利用旋转不变技术实现未精确已知阵列流形（Ａｒｒａｙｍａｎｉｆｏｌｄ）条件下，方向－多普勒频率盲估计的新方法，当发生目标多普勒频率一维兼并时，用此方法仍能分辨目标的方向，并估计出多普勒频率。计算机仿真结果验证了此方法的有效性。     

基于稀疏采样阵列优化的APG-MUSIC算法

针对稀疏阵列下2维波达方向(DOA)估计问题,该文提出一种基于稀疏采样阵列优化的加速逼近梯度(APG)算法与多重信号分类(MUSIC)算法相结合的2D-DOA估计方法。首先,建立稀疏阵列下的2D-DOA估计信号模型,并证明其具备低秩特征,满足零空间性质(NSP)。其次,为提高稀疏阵列下矩阵填充方法重构接收信号矩阵性能和以此为基础的2D-DOA估计精度,提出基于遗传算法(GA)的稀疏采样阵列优化方法。最后,将APG和MUSIC算法相结合,在重构完整平面阵列接收信号矩阵的基础上完成2维波达方向估计。计算机仿真结果表明,该方法在保证2维波达方向估计精度前提下,大幅提高阵元利用率,有效降低空间谱平均旁瓣,与常规2D-DOA估计方法相比具有优势。     

一种新的旋转不变方法实现起伏目标的高分辨方向——多普勒频率盲估计

本文研究阵列雷达对起伏目标的方向－多普勒频率二维估计问题，由于阵列天线各阵元特性不一致，阵列流形不可精确已知。本文基于高阶统计量提出了利用旋转不变技术实现未精确已知阵列流形条件下，方向－多普勒频率盲估计的新方法，当发生目标多普勒频率一维兼并时，用此方法仍能分辨目标的方向，并估计出多普勒频率，计算机仿真结果验证了此方法的有效性。     

基于模态滤波的水下声源深度估计方法

针对水下声源深度估计问题,对模态滤波技术进行研究.利用简正波在深度方向模态振幅的分布特性估计声源深度.首先使用水平阵列接收声源信号,然后对时间-距离二维数据进行二维傅里叶变化将其表示在频率-波数域,最后通过建立二值掩模滤波器,将声源的各阶模态能量从频率波数域提取出来,通过与模拟接收信号的各阶模态能量匹配,实现声源深度估计.对于多方向的声源信号,提出建立对应的滤波器,完成对固定方向上声源信号模态能量的提取,实现固定方向的声源深度估计.仿真结果表明:该方法有较好的抗噪声性能,能在低信噪比下估计声源深度.通过对固定方向建立相应的滤波器,可以实现从多方向声源信号中提取特定方位的声源信号,最终准确估计得到声源深度信息.     

极化信号频率、二维到达角和极化参数的同时估计

本文研究基于标量传感器和/或空域完全伸展矢量传感器极化敏感时间双采样、空间欠采样阵列的多个宽频段窄带极化信号中心频率、二维波达方向和极化参数的同时估计问题。针对时、空多分辨采样数据,利用旋转不变参数估计方法分别估计出与信号频率有关的时间相位因子和对应的含有空间相位信息的所谓混合导向矢量。对估计出的信号时间相位因子的模和相角进行联合,获得模拟频率估计:利用混合导向矢量中还包含的与空间采样间隔无关的极化-角度相干结构信息去除方向余弦估计中的整周模糊并获得相应的极化参数估计。     

一种基于平行互质阵列时空扩展的二维波达方向估计

为了实现对平行互质阵列的孔径扩展,提升信号波达方向估计性能,基于平行互质阵列,首先给出一种改进阵列结构,然后采用共轭空时增广的思想,得到一种对称的平行互质虚拟阵列,由于共轭空时增广联合利用了信号在空间、时间的特征,使得扩展的虚拟阵列比现有方法具有更多的虚拟阵元数和自由度,最后利用稀疏重建方法,实现二维波达方向的估计。仿真实验均验证了所提出的方法在估计精度上的有效性。     

多跳频信号频率跟踪与二维波达方向实时估计算法

为了实时提取跳频(FH)通信参数以及为通信对抗提供所需信息,该文提出一种多跳频信号频率跟踪和2维波达方向实时估计算法。首先建立跳频信号的L型阵列接收数据模型,并推导证明了自回归滑动平均(ARMA)模型对L型阵列数据的适用性,然后采用粒子滤波思想对阵列流型矩阵和频率进行实时估计。再基于频率估计值建立ARMA模型实时检测跳时刻,并结合流型矩阵估计值实现无需参数配对的2维波达方向(2D-DOA)准确估计。新方法通过设计合理的粒子生成以及权值更新方式,使流型矩阵与频率估计值能够迅速收敛至稳定状态。最后蒙特卡罗仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于插值的多普勒频偏和频率斜升联合估计算法

为解决卫星移动通信系统中突发传输在低信噪比条件下的载波快速同步问题,该文提出一种基于插值的频偏和频率斜升联合估计算法。先通过对多普勒斜升搜索结合低复杂度频偏估计获得频偏和频率斜升的粗估计结果,再以频率斜升粗估计结果为中心、计算3个频率斜升值所对应的对数似然函数并据此对频率斜升进行二次插值以获得频率斜升估计值,最后在该估计值下计算出对应的频偏估计值,完成频偏和频率斜升的联合估计。仿真结果表明,该文算法的信噪比门限较低,估计性能接近克拉美罗下界(CRLB),而且计算复杂度远低于最大似然估计算法,非常适于实际应用。     

高频地波超视距雷达目标距离、方位角和多普勒频移估计算法

该文研究了高频地波超视距雷达超分辨目标距离、方位角以及多普勒频移估计问题,提出利用波达方向矩阵法实现目标参数的同时估计。该方法利用对波达方向矩阵的特征分解所得到的特征值和相应的特征矢量进行处理,获得目标距离、方位角和多普勒频移的估计。该方法能够实现目标参数估计的自动配对,运算量小,分辨率高。仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种相位编码信号多普勒补偿方法的研究与实现

在相位编码信号脉冲压缩技术中,存在着多普勒频率敏感性问题,需要对多普勒频率进行补偿。本文在分析多普勒敏感性原因的基础上,提出了一种补偿算法,该方法可以从根本上解决相位鳊码信号对多普勒频率的敏感性问题,并通过MATLAB仿真证明了这一算法的正确性与可行性。     

面向高速移动通信系统的载波同步技术

针对高速移动通信系统大多普勒频偏和导频资源受限条件下的载频同步问题,提出了一种级联递进载波同步方法。首先利用数据帧首尾导频块估计与校正接收信号多普勒频率变化率;然后设计了基于多级自相关运算的高精度多普勒频偏估计模型;最后采用三阶锁相环跟踪剩余的多普勒变化率和频率偏移。仿真结果表明,该方法多普勒频率变化率校正满足载波同步需求,具有较高的多普勒频偏估计精度和较低的解调误码率。     

Estimation of doppler centroid frequency in spaceborne ScanSAR

Doppler centroid frequency is an essential parameter in the imaging processing of the Scanning mode Synthetic Aperture Radar （ScanSAR）. Inaccurate Doppler centroid frequency will result in ghost images in imaging result. In this letter, the principle and algorithms of Doppler centroid frequency estimation are introduced. Then the echo data of ScanSAR system is analyzed. Based on the algorithms of energy balancing and correlation Doppler estimator in the estimation of Doppler centroid frequency in strip mode SAR, an improved method for Doppler centroid frequency estimation in ScanSAR is proposed. The method has improved the accuracy of Doppler centroid frequency estimation in ScanSAR by zero padding between burst data. Finally, the proposed method is validated with the processing of ENVironment SATellite Advanced Synthetic Aperture Radar （ENVISAT ASAR） wide swath raw data.     

多普勒频率变化率快速最大似然估计辅助的高动态载波跟踪环路

高动态环境下接收信号含有较大的多普勒频率及其变化率,传统载波跟踪方法难以在高动态应力和跟踪精度两方面取得较好折中,针对这一问题该文提出一种多普勒频率变化率快速最大似然估计方法,并利用估计值辅助载波跟踪环路。首先指出了多普勒频率及其变化率的最大似然估计可等效采用分数阶傅里叶变换(FrFT)来实现;其次,针对频率及其变化率2维搜索运算量大的问题,提出一种瞬时自相关与分段离散傅里叶变换(DFT)求相位差相结合的频率变化率估计方法,根据粗估值可大大缩小搜索范围;最后,利用估计值辅助载波跟踪环路,降低动态应力,提高跟踪精度。理论分析与计算机仿真表明,在典型高动态参数条件下,输入信噪比为-30 dB时,搜索运算量降为原来的5.25%,输出频率的均方根误差仅为8.46 Hz/s,和传统载波跟踪方法相比,灵敏度提高3 dB以上。     

基于多普勒频率与距离数据融合的脱靶量参数估计

该文提出了一种同时应用多普勒频率和距离信息的脱靶量参数估计方法。该方法将多普勒频率信息和距离信息根据测量数据的噪声协方差进行非线性加权数据融合处理,建立相应的最小二乘过程的代价函数并利用非线性优化方法对脱靶量参数进行求解。通过对参数估计克拉美罗界的理论推导说明了该方法相对于应用单一多普勒频率或距离观测量的方法对参数估计性能的改善,并应用数值计算方法对参数估计性能进行了分析,最后通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

Performances comparison of pulse-pair and 2-step prediction algorithms for the doppler spectrum estimation

In this work we use real data provided by terminal pulse Doppler radar (WSR-88D) echoes to estimate the windshear hazards disastrous for the aircraft takeoffs and landings. Briefly two different methods are used to estimate the received Doppler moments. The second central moment which is the variance of the wind speed is called width or shear. A first method is in the time domain and also called pulse-pair, while the second is in the frequency domain. The main aim of this study is a performances comparison of results provided by the two mentioned methods and assumes that the power spectrums of the received signals are approached with the Gaussian shape.     

多普勒信号的稳健盲自适应波束形成

针对假设的多普勒频率和真实的多普勒频率之间的误差会导致盲波束形成的性能急剧的下降这一事实. 首先分析了存在多普勒误差时的最小均方误差准则意义下的盲自适应波束形成的性能, 然后提出了一种有效的算法来对抗多普勒误差, 该算法是一迭代过程, 可以在线估计出真实的多普勒频率. 计算机仿真验证了提出算法的有效性.