波束空间的超分辨算法及统计性能分析

针对工程应用中超分辨算法存在的计算量大、分辨信噪比门限高以及对阵列误差敏感等问题，研究了将常规波束形成和超分辨相结合的方法，给出了波束空间MUISC算法，并通过计算机仿真，比较了波束空间和阵元空间超分辨算法的统计性能，分析和验证了波束空间波束数目的选择对估计性能的影响。结果表明，波束空间的超分辨算法计算量小，并具有较强的分辨力和较低的信噪比门限。     

宽带光控阵多波束超分辨测向算法

为了解决多信号并存时多波束系统的测向问题,针对宽带光控阵幅度加权和时延控制的多波束形成方式,提出了一种宽带波束域超分辨测向算法。建立了宽带光控阵多波束数据模型,首先将接收数据变换到频域,进行频谱分析,然后选择较大信号频率分量分别进行超分辨谱估计,最后将各频点估计结果融合得到最终的估计值。分析了波束参数的选取,包括波束数目、波束间隔以及幅度加权方式对算法性能的影响。算法能够分辨同时达到多波束系统的多个信号,仿真实验验证了算法的有效性和正确性。      

一种新的均匀圆阵宽带波束域高分辨测向算法

波束域算法是通过对阵列信号进行波束形成预处理,再进行高分辨测向.本文提出了一种新的均匀圆阵宽带波束域高分辨测向算法,推导出波束域聚焦矩阵的表达式.新方法大大提高了圆阵宽带波束域测向算法的分辨率,估计精度等性能.最后通过计算机仿真,与基于模式空间变换的宽带圆阵波束域算法和宽带圆阵相干信号子空间算法进行了比较,验证了新算法的优良性能.     

波束形成技术在短波侦测中的应用

在短波空间谱侦测系统中,由于频段内信号密集,同频、同信道信号大量出现,需要空间谱测向技术对信号高精度、高分辨测向同时,通过数字波束形成技术实现小音点监听,充分发挥测向员的听觉潜能,实现信号音频属性与信号方向相对应。研究一种数字波束形成算法,采用该算法的空间谱侦测系统能实现小音点监听,有利于对感兴趣的目标信号侦测。     

数字信号处理中MUSIC方法的新教学思路

多重信号分类MUSIC算法是基于信号与噪声子空间正交性的一种超分辨谱估计方法.自适应波束形成技术则是通过在干扰信号波达方向上置零来实现输出信干噪比最大化.通过在所有感兴趣波达方向上扫描,波束形成器也可以用来实现波达方向估计.MUSIC算法和波束形成技术的原理看似不同.然而,有文献表明,MUSIC算法可被表示为一个波束形成器.基于这一事实,在本文中,我们首先介绍了MUSIC算法和最小无失真响应波束形成技术MVDR的原理.然后,给出MUSIC算法和MVDR波束形成器的等价表示形式.最后,将MUSIC算法与MVDR波束形成器进行比较.通过上述内容的讲解,可以使学生获得关于MUSIC算法新的认识.     

超分辨阵列处理数字波束形成

介绍了超分辨波束形成的最小方差法和零点预处理波束形成法.并提出了一种新的波束形成方法——子空间分离的波束形成法。通过将空间分成信号子空间和其正交补空间,并将加权向量归并到正文补空间,从而给出了对信号方向置零的最小方差波束形成方法。     

一种基于波束空间的单次快拍MUSIC算法

针对MUSIC算法在工程应用中存在的计算量大、快拍需求数多等问题,详细研究了一种单次快拍MUSIC算法。针对这种算法存在的分辨力差、估计偏差大等缺陷,提出了一种新的基于波束空间的单次快拍MUSIC算法,该方法首先利用单次快拍来估计阵列数据的协方差矩阵,再将常规波束形成方法和MUSIC超分辨方法相结合,实现对空间谱的估计。仿真结果表明,这种新方法提高了分辨力,降低了估计偏差,进一步减少了运算量。     

未知信源数的宽带波束域相干源测向算法

对MUSIC算法进行了改进,提出了一种无需估计信源数的宽带波束域相干源测向算法,避免了由于信源数估计不准确以及存在相干源扰动时的测向失效问题,并通过恒定束宽波束形成,在减少测向计算量的同时,对宽带信号进行了空间聚焦,可同时适用于窄带信号和宽带信号测向,大大拓展了MUSIC算法的适应能力,为其在不同领域获得广泛应用扫清了算法上的障碍。仿真结果证实了所提出改进算法的有效性。     

空间谱估计方法在测向中的应用

本文针对高分辨测向算法MUSIC法的不足,从两个方面研究了相应的改进算法针对非相干信号源的信号子空间波束形成法和高阶统计量法,以及针对相干信号源的空间零点法,最后给出了同时利用以上算法对混合信号源进行相干非相干测向的方法.     

超分辨方法在多普勒波束锐化中的应用

Relax超分辨算法基于信号和噪声参数化模型的谐波恢复方法,具有比傅里叶变换更高的分辨率。本文讨论了Relax超分辨方法,并把它应用于实测数据多普勒波束锐化(DBS)成像中;提出了一种基于Relax超分辨算法的目标特征提取方法。实验表明Relax超分辨算法比传统的基于傅里叶变换的多普勒波束锐化(DBS)方法具有较好的效果．     

基于波束空间MUSIC的MIMO雷达波达方向估计

在进行波达方向估计时,阵元空间MUSIC方法的计算量通常都比较大。为了解决此问题,采用了波束空间MUSIC的方法,它的计算量较阵元空间MUSIC方法有所下降,将它运用于多输入多输出雷达波达方向的估计问题。计算机仿真实验表明,虽然协方差矩阵特征分解的计算量下降了,但是波束空间MUSIC的性能依然良好。     

On the constrained MUSIC technique

A constrained MUSIC technique, recently proposed for bearing estimation, is shown to be a version of the beam-space MUSIC. This observation places the constrained MUSIC in a class of bearing estimators whose statistical performance is well understood     

基于Toeplitz矩阵的波束空间新算法

为保留渡束空间算法优点,降低算法对阵列的要求,及对相干信号源有效,提出了基于Toeplitz矩阵的波束空间多重信号处理算法-BST-MUSIC.算法将任意阵列的波束域输出及均匀线阵的阵元输出综合处理得到Toeplitz矩阵,对其修正处理后采用MUSIC算法进行DOA估计.由推导过程知:算法能够增强或抑制指定空域内的信号;能使相干信源等效为独立信源;在任意阵列与均匀线阵阵元不重合情况下能够有效地抑制噪声;只需一个子阵为均匀线阵,降低了算法对阵列的要求.     

基于子阵列的低轨星载多波束相控阵天线的设计与实现

该文针对采用CDMA通信体制的低轨通信卫星,设计了具有等通量覆盖的平面阵列多波束天线,克服了卫星波束大角度扫描带来的边缘问题和远近效应。采用遗传算法对正六边形天线阵列进行综合,结合子阵分割理论,在波束空间和阵元空间进行子阵分割,简化了波束赋形的参量数目,同时还提出了一种波束成形网络复用结构,节省了2/3的资源。最后研制了16波束相控阵发射天线,其平面近场测试结果表明天线各指标都符合设计要求,有效验证了算法的正确性。     

基于波束空间的自适应阵列处理算法研究

针对波束空间预处理算法进行了深入的研究,给出了波束空间算法的原理和要求及其优势,并对其中的DFT波束法进行了研究,给出了基于DFT波束法的空域LMS算法。最后通过计算机仿真实验,从方向图、收敛方差和速度三个方面比较了阵元空间算法和波束空间算法以及同一波束空间算法的不同波束之间的性能,并得出了一些计算机仿真结果和结论。     

利用波束MUSIC法做时延测量

提出一种波束域MUSIC时延测量法,该方法对参考信号与接收信号的互相关函数做离散傅里叶反变换,然后对反变换序列做重构处理,将多径信号到达时廷测量问题转换成谱估计问题.算法根据时延的时闻分布形成波束转换矩阵,让形成波束的主瓣覆盖时廷所在的时间区域,然后再用MUSIC算法做时廷测量.理论分析和仿真结果表明,与传统的MUSIC时延测量算法相比,新方法计算量更小,信噪比时延分辨率门限更低.     

Comparative performance study of element-space and beam-space MUSIC estimators

The goal of this paper is to show that in large samples the variances of the direction-of-arrival (DOA) estimates provided by the element-space MUSIC (i.e., MUSIC applied directly to the sensor output data) are always less than the corresponding variances associated with the beam-space MUSIC (i.e., MUSIC applied to spatially filtered sensor data).The work of A. Nehorai was supported by a grant from the Air Force Office of Scientific Research, under Grant No. AFOSR-90-0164 and the Office of Naval Research under Grant No. N00014-91-J-1298.