基于正交化算法的均匀圆阵空时二维谱估计

本文讨论了阵列信号的谱估计问题,将G-S正交化算法用于均匀圆阵的空时二维谱估计中,研究了目标信号频率与到达角联合估计问题。通过仿真结果可以表明该方法与MUSIC算法相比,能更精确的估计目标信号的频率与方位角。     

利用信号循环平稳特性提高空间谱估计测向性能

分析了信号的循环平稳特性，介绍了几种将谱相关理论用于谱估计测向的算法。研究表明，充分利用信号的循环平稳特性可以克服传统谱估计测向算法的不足，提高对信号的选择性、分辨率、过载能力、检测能力以及抑制宽带干扰和加性噪声的能力，同时还可以完成对宽带信号的一维和二维波达方向估计。     

二维谱估计算法的空间探测性能分析及验证

针对二维谱估计算法的空间探测性能分析的需求,从计算速度、计算量、顽健性、计算精度以及实际工程应用的角度出发,对基于L型阵列的二维MUSIC、二维干涉仪、二维增广矩阵束的谱估计算法进行了简要介绍,并对上述二维谱估计算法的性能进行了仿真分析,得到了3种算法的角度RMSE的对比分析,可知在同样仿真条件下,二维增广矩阵束算法最优,二维MUSIC算法次之,二维干涉算法最差。同时,构建了相应的试验场景,通过试验分析上述二维谱估计算法的空间探测性能,得到的试验结论与仿真结论一致。在此基础上,提出了二维增广矩阵束算法可扩展应用到雷达测控一体化系统的思路。     

二维谐波分析的子空间旋转技术——二维ESPRIT

本文将参数估计的旋转不变技术(ESPRIT)应用到二维正弦谱估计,并给出了完整的算法。与其它二维谱估计算法相比,二维ESPRIT不但具有优越的性能,而且需要极小的运算量,因为它完全避开了多项式搜索(包括二维和一维)。另外,做为一种分维处理技术,二维ESPRIT几乎不带来阵列有效孔径的减小。     

基于特征分解的高分辨时—空二维信号谱估计

本文提出一种基于特征分解的高分辨时-空二维信号谱估计方法。该方法对时-空二维信号相关阵进行特征值分解,构造相互正交的信号子空间和噪声子空间,利用其正交性,得到高分辨的时-空二维信号谱。该方法用于相控阵雷达,可以精确地提取空间目标的方位信息和速度信息。计算机模拟表明了算法的有效性。     

基于线性时频分析的非平稳源空间谱估计

针对存在幅度和相位调制的非平稳信号的定向问题,本文提出了一种改进的线性时频空间谱估计算法。该算法首先在线性时频面上检测信号的时频脊,并沿各时频脊进行采样形成独立的阵列时频快拍,然后对各快拍采用通用算法进行空间谱估计,此时阵列能估计的信号源数已不再受阵元数的限制。计算机仿真实验表明,该算法具有优良的定向精度,且能有效地对多个非平稳信号源进行分离和空间谱估计,其计算量远低于二次时频空间谱估计算法。     

基于超分辨雷达的目标参量估计研究

讨论了在车载雷达对目标自动识别的要求下,阵列信号的谱估计问题,将修正MU-SIC(MMUSIC,Modified Multiple signal classification)算法推广到时-空二维谱估计中,解决了相干信号的频率一方位超分辨估计问题,仿真结果表明了这种方法在系统实现中的可行性和有效性.     

基于Hamilton四元数矩阵奇异值分解的二维谐波频率参量估计

对于二维谐波信号的四元数模型,首先论述其与二维谐波的实数模型和复数模型之间的对应与转换关系,之后提出运用四元数矩阵奇异值分解估计二维谐波中频率参量的算法.这种算法首先可以利用四元数矩阵的奇异值判断出原始的二维谐波信号个数,然后再分别利用四元数矩阵的左、右奇异向量中的噪声向量构造的噪声子空间估计出两维的谐波频率参量.算法本身需要的数据量少,数据矩阵构造简单,并且可以同时估计出两维谐波频率参量.从仿真实验中可以看出,本文提出的算法计算量相对其它针对二维谐波四元数模型的算法要小.仿真实验验证了本文算法的正确性.     

用于测向测速的二维谱估计方法

雷达应用领域中的一个重要问题是测向测速,精确地测定多普勒频率和方位角能够实现对目标回波信号的高分辨率处理,从而进行目标跟踪。本文提出一种超分辨的二维谱估计方法,它利用的是阵列处理技术,对天线接收数据进行本征分析,将信号数据张成一个空间并对其进行分解,根据正交原理分割成信号子空间和噪声子空间,构造出噪声本征矢量,利用信号子空间与噪声子空间的正交性,在空间谱上形成极值点,从而达到对方向和速度的二维高分辨率估计。该方法应用于相控阵雷达信号检测,可以精确地测定多普勒频率和方位角度,提取多个空间运动目标的二维信息。文章的最后给出了计算机模拟成像结果,验证了算法的有效性。     

基于稀疏迭代的非连续谱高频雷达信号处理方法

在拥挤频谱环境中,雷达系统在多个非连续频段发射信号并在接收端进行综合相干处理,是一种获得等效大带宽的方式. 本文专门就非连续谱调频连续波(discontinuous spectrum-frequency modulated continuous wave, DS-FMCW)及其在高频雷达中的应用展开研究. 首先提出采样点平移方法,建立DS-FMCW快时间维的非均匀采样序列谱估计模型;随后,进一步建立DS-FMCW距离-多普勒二维谱估计模型,提出解决距离徙动的方案;最后为解决距离高旁瓣问题,基于一种适用于单次快拍的迭代式稀疏重构算法提出DS-FMCW的距离与距离-多普勒谱估计方法,并提出相应的快速谱求解方法. 仿真试验表明:所提DS-FMCW距离-多普勒处理方案能有效补偿距离徙动;当频带利用率大于20%时,所提谱估计方法能够稳定地分辨距离维间隔为雷达固有距离分辨率的1/3的两个目标,且距离估计精度优于经典最小二乘算法以及正交匹配追踪算法;所提快速算法单次迭代运算量低,适用于实时系统.     

基于ES-DOA估计的室内非法信号源定位方法

针对室内非法信号源定位应用的特点,提出一种基于到达方向(DOA)估计的无源定位方法。采用具有解相干能力的基于特征空间的到达角(ES-DOA)估计算法估计来波到达角度空间谱和对应的信号功率;采用一种新的直达路径集成搜寻算法判断信号的直达路径方向,并通过交叉测量法估计非法信号源的位置。仿真实验表明,ES-DOA算法在处理相干阵列信号时,具有高分辨力和较强的抗噪声能力,提出的直达路径识别算法能够在不同室内环境中准确识别信号的直达路径方向,具有较强的鲁棒性。研究证明,该定位方法具有较强的系统可实现性,既能单站定位,又可多站协同工作,部署方便,使用灵活,是一种有效的室内非法信号源定位解决方案。     

二维相干信号波达方向判断空间平滑算法

波达方向估计是智能天线的重要功能之一,对于相干信号角度模糊问题通常严重影响了方向判断的精准度.文中根据一维空间平滑基本理论和算法,对二维六边形阵列相干信号MUSIC算法波达方向估计问题进行了理论分析和仿真实验,提出了平面六边形阵列到十字形阵列的变换方法,成功地把一维平滑技术应用到平面六边形阵列,仿真表明,这种变换可以有效地消除相干信号的角度模糊问题.     

空间任意阵的多宽带信源定位算法性能研究

针对宽带信号非平稳特性,以及常用宽带DOA估计算法要求信源个数是已知的情况,提出一种新的基于空间任意阵的非平稳信号DOA估计算法。首先,通过短时傅里叶变换将信号转为频域表示,然后构造阵列频域数据模型,最后利用短时功率谱矩阵的联合对角化特性实现宽带信号的波达方向估计。本文对提出的算法进行了理论分析,并在常见阵型（如线阵、十字阵）上进行了仿真和性能分析,仿真结果表明该算法可高分辨率地估计出DOA,并且估计误差小。相对于已有的MUSIC谱估计方法,该算法无需进行信源个数估计,更具实用性。      

时-空二维信号模型下的目标参数估计

提出一种基于时空二维信号模型下相干信号源参数估计的LS-ESPRIT算法,解决了常规ESPRIT算法不能解相干等问题。和解相干的MUSIC算法相比,该方法不需要在整个空间进行谱峰搜索,运算量小。仿真结果表明,该方法适用于所有信号(包括非相干和相干信号)的目标二维参数与多普勒频率估计。在不同信噪比(SNR)情况下,其估计精度较常规方法有了较大的提高,可以满足工程应用的需要。     

相干信号源的空时三维参数分离估计方法

文中提出了一种宽频段窄带相干信号源的频率和二维波达方向估计的新方法。该方法利用L型阵列并结合一定的时域信息,将相干源的三维参数估计问题转化为3个一维问题,并在每一维使用空间平滑方法和ESPR IT算法求解相应参数,最后通过求解联立方程,获得相干信号的三维参数。因此,避免了谱峰搜索,并且算法本身的并行处理能力,提高了测向系统的实时性。计算机仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于MUSIC算法的L型阵列MIMO雷达降维DOA估计

该文提出一种基于MUSIC算法的L型阵列多输入多输出雷达降维波达方向(DOA)估计算法。该算法首先针对L型阵列导向矢量的结构,构造出一个降维矩阵,将回波信号转换到低维空间。然后利用二次优化方法将2维DOA估计分解为两个1维DOA估计。最后利用MUSIC空间谱估计其中1维角度,并利用求得的角度回代谱函数,对另1维角度进行求根估计。该算法将2维空间谱搜索降为1维搜索,极大地降低了运算复杂度。理论分析和仿真结果验证了该算法的准确性和可行性。     

基于DML-ESPRIT算法的多维参数快速联合估计

将确定性最大似然估计准则的多维参数估计能力与ESPRIT算法的高时效性有机结合,提出了一种二维DOA-功率-频率快速联合估计方法--DML-ESPRIT算法。利用双L阵列的空间特性,通过引入空间锥角,将多维空间搜索问题转换为一维角度估计,并基于确定性最大似然估计准则推导得到了多信源的空间锥角、功率和频率联合估计的数学模型;然后在对子阵进行扩展的基础上,利用TLS-ESPRIT算法对模型进行求解,避免了谱峰搜索问题,实现了多维参数的快速联合估计。实验结果表明,DML-ESPRIT算法在保持高估计精度的同时运行耗时约35 ms,具有较好的工程应用前景。     

基于双向传播算子的互质面阵二维波达方向估计

针对谱峰搜索的二维波达方向估计中现有算法复杂度高,精度受搜索间隔影响较大的问题,给出了一种双向传播算子的互质面阵二维波达方向估计算法,实现了俯仰角和方位角的低复杂、高精度、无模糊联合估计.该方法首先将互质阵列引入到二维波达方向估计中,构造互质平面阵模型,然后采用两次旋转不变传播算子方法计算出不同阵列流型方向上的旋转因子矩阵,根据旋转因子矩阵解算出目标信号的俯仰角和方位角,同时利用互质理论消除了稀疏阵列角度估计的不确定性,证明了互质阵列模型下采用双向传播算子方法进行俯仰角和方位角估计的无模糊性.对算法的复杂度进行理论分析,并给出了平面阵列角度估计的克拉美罗界推导.理论分析与仿真结果表明,算法不需要进行角度匹配和谱峰搜索,在相同条件下的均方根误差性能优于均匀平面阵的多重信号分类算法,并且以较低的复杂度无模糊的达到了高维网格搜索的精度.     

采用Radon-Wigner变换的二维波达方向估计

针对宽带多线性调频信号2维波达方向(2-D DOA)估计精度低的问题,该文提出了一种基于Radon-Wigner变换(RWT)的2-D DOA估计方法。该方法利用RWT在多目标环境下能够有效抑制交叉项干扰和噪声,具有很好的时频汇聚性特点,通过峰值搜索确定目标个数并重构信号阵列,最后利用MUSIC空间谱分析方法实现了对多个LFM信号的2-D DOA估计。仿真实验表明,基于RWT的DOA估计方法能对非平稳信号进行有效的2-D DOA估计。     

二维多源测向的实时处理算法及实现

研究用二维MUSIC算法，解决阵列处理二维多源测向的快速实现问题。利用阵列流形具有的对称性，减少阵列流形和空间谱的计算量。在判定出信号源个数后，有选择地使用信号子空间或噪声子空间去计算空间谱，进一步减少计算量。采用2片ADI公司的高性能DSP芯片（ADSP21160），用并行处理方法实现了二维多源测向的实时处理。