利用小尺度阵的波达方向估计

提出了一种利用三无线列阵的信号相位匹配原理的波达方向估计方法。给出了阵对准信号方向时的估计信号的表达式；用数值计算方法给出了三元阵的相位匹配原理的指向性特性曲线和波达方向估计的搜索算法；最后给出了仿真计算结果和不同信噪比时的．Monte-Carlo实验结果。仿真结果表明，利用本文提出的波达方向估计精度优于常规波束形成法，与MUSIC(Multiple Signal Classification)方法的估计精度相近，还可同时给出期望信号的波形估计，而反阵结构简单。     

非圆信号二维DOA和初始相位联合估计算法

为了充分利用非圆信号共轭相关不为零的特性,提高空间到达角（direction of arrival,DOA）和极化参数估计精度,提出了一种信号DOA和极化参数估计的稳健算法.即构造2个非圆信号的4阶累积量矩阵,引入旋转不变子空间（estimation of signal parameters via rotational invariance techniques,ESPRIT）算法思想,利用这2个矩阵之间的旋转不变特性求出旋转因子,实现信号DOA和极化参数更精确估计.与2阶相域ESPRIT相比,改进的算法适用于任意极化状态的信号,提高估计信号的利用率,同时利用4阶累积量对高斯噪声的抑制性处理相关噪声,使估计信号的精度有了明显提升,并通过仿真结果验证了改进算法的有效性.

     

基于改进MUSIC算法的二维DOA估计方法

提出了一种改进的二维MUSIC算法,该算法通过重构阵列接收数据协方差矩阵来降低入射信号源间的相关性,抑制信号子空间向噪声子空间的扩散,从而解决用MUSIC算法估计相干信号源到达方向(DOA)时的漏估计问题.该方法不仅对相关信号源的DOA估计有好的特性,也可以提高非相关信号源的DOA估计特性,而且计算量也没有大的增加.仿真试验证明了改进算法的有效性.     

矢量水听器扩展孔径线阵方位估计技术

矢量水听器由声压水听器和质点振速水听器复合而成,可以同时测量声场中的声压和质点振速的正交分量,将矢量水听器布成阵列对目标方位进行估计.在不增加阵元个数的情况下,可以把阵布成稀疏阵来增加阵孔径,提高对目标方位的估计精度.按照耐奎斯特空间采样定理,阵元间距超过半波长将会带来方位估计的周期性模糊.该研究利用扩展孔径矢量线阵对目标进行方位估计,以及研究如何去掉方位估计中的周期性模糊,最终获得目标方位的高精度无模糊估计.研究结果表明,在相同的信噪比条件下,利用扩展孔径矢量线阵可获得比具有相同输出路数的声压阵更好的方位估计性能.     

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．     

FD模型的误差分析及性能改进

以宽带ＦＤ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｅｐｅｎｄｅｎｔ）模型为基础,讨论了该模型中源真实方位对方位估计性能的影响,指出源方位远离阵法线方向时,估计误差增大,分辨性能下降。通过分析空间协方差矩阵的特征结构,从数学上解释了此现象产生的原因,从而提出聚焦ＦＤ算法（ＦＦＤ：ＦｏｃｕｓｅｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｅｐｅｎｄｅｎｔ）作为改进。理论与仿真证明了聚焦的有效性。     

基于均匀圆阵的二维DOA估计的新算法

文章针对均匀圆阵的阵列流形,分析了均匀圆阵的导向矢量,并在此基础上,通过构造相应的二阶统计量得到了信号方位角和俯仰角的闭式解．同已有的二维DOA估计算法相比较,该算法有明显的计算优势,只需要3个阵元即可以达到二维DOA估计的结果．理论分析证明,该闭式解不受空间白噪声的影响,只要选取适当的快拍数,该算法可以在较低的信噪比环境下稳健的工作．计算机仿真结果表明,该算法可以利用圆阵的3个阵元有效地估计信号的二维到达角,并且减少了运算量,降低了白噪声的影响,可以稳健而有效的工作．     

阵列误差对多参数联合估计性能的影响

建立了频率、二维到达角和极化联合估计的阵列误差信号模型,分析了阵列误差对用ESPEIT算法进行参数估计性能的影响。推导了在阵列误差模型下,频率、二维到达角和极化联合估计算法中各参数估计结果的均方误差。计算机模拟结果证实了分析结果的正确性。     

一种改进的二维扩展DOA估计方法

经典的DOA估计方法对目标信号源的分布特性非常敏感,导致DOA估计性能严重恶化,为了降低信源扩展对算法性能的影响,该文利用圆阵协方差矩阵的特点,直接由接收信号协方差矩阵的两条次对角线元计算分布式目标到达角,并提出了两种到达角估计方法,即直接由协方差矩阵的两条次对角线得到两维到达角的闭合解,和另一种利用两条次对角线构造最小二乘方程来估计分布源的两维到达角.计算机仿真结果表明,它们对均匀圆阵小角度扩展信号DOA估计具有良好的性能.     

一种基于两点式散射模型的DOA估计算法

基于天线阵列波达方向(DOA)的波束形成算法是智能天线的率,计算量,对噪声的敏感性或者需要空间搜索等方面存在不足,需要加以改进.在分析宏小区散射模型的基础上,将原来的离散分布简化为两点式分布,并分析了简化为两点式分布的依据.在此基础上,利用两点式分布的数学模型,通过构造相应的二阶统计量,较有效地估计出了空间波达方向及其散布角.并且该算法可以得到闭式解,有效地降低了DOA估计的运算量.所利用的统计量对等方差的白噪声不敏感.理论分析表明,只要快拍数足够多或信噪比较高,该闭式解可以得到很高的估计精度.计算机仿真验证了该算法的有效性.     

阵元服从正态分布的阵列DOA特性研究

在研究了零均值正态分布的简洁闭式的基础上给出了一种新的阵列列元布置方法一阵元间距服从正态分布阵列．与等距均匀阵列相比非等距阵元分布阵列具有设备量节省、阵列孔径增大、可获得更高的分辨力等优点．理论与仿真实验表明，阵元间距服从正态分布的非等距阵列能获得较好的空间谱估计性能．     

基于循环自相关的DOA估计方法研究

为了克服传统信号DOA估计的不足,提高信号的选择性和分辨率,文章给出了基于循环均值阵列信号模型.根据该信号模型,运用最小二乘得到了对源信号方向进行估计的有效算法.该算法利用信号的循环平稳特性去除接收信号中的非循环平稳信号和不同循环频率的循环平稳信号,用循环统计量方法替代传统的二阶统计量方法,得到很好的DOA估计效果.计算机仿真结果证明,该算法在不同角度下具有很好的估计一致性和噪声抑制性.与其他的DOA估计算法相比,计算量较小,同时处理的对象既可以是窄带信号也可以是宽带信号,具有很好的实际应用价值.     

一种估计信号源方向的虚拟阵列方法

对估计未知噪声背景中信号源波达方向的ＵＮ－ＥＳＰＲＩＴ算法采用虚拟插值阵列技术进行扩展,选择两个虚拟阵分别与两个实阵保持相同的信号子空间旋转不变性,在采用正则相关分析估计两个实阵信号子空间及其基的基础上,采用ＶＩＡ－ＥＳＰＲＩＴ 技术实现了两个虚阵的信号子空间及其基的估计。简化了ＵＮ－ＥＳＰＲＩＴ算法所需的阵列结构,减少了原算法分辨信号源所需的最少传感器数。Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 仿真验证了该扩展算法的有效性。     

一种改进的宽带DOA估计算法

针对现有宽带相干信号源DOA估计算法（CSM）存在依赖于初始值的选取以及需要先验信息等缺陷,提出一种改进算法——自聚焦算法.通过建立均匀线阵以及十字阵模型,推导了自聚焦算法,证明了自相关矩阵为正定时聚焦矩阵是一个酉矩阵,不会产生任何的聚焦损失.最后对自聚焦算法和CSM算法进行了仿真.仿真结果验证了自聚焦算法的有效性;与CSM算法相比,自聚焦算法可以有效解决相干信号源的问题,具有更好的鲁棒性.     

基于L阵的低计算复杂度二维波达方向估计

针对L阵的二维波达方向估计问题,提出了一种低计算复杂度、高精度的二维波达方向估计算法.首先利用L阵子阵互相关矩阵和均匀线阵导向矢量的共轭交换性质扩展阵列孔径,并构造新的阵列接收数据;然后利用旋转不变子空间算法得到二维角度估计;最后将子阵互相关矩阵对角元素Toeplitz化,在不损失阵列孔径的情况下重构出类阵列自相关矩阵,利用Nystöm方法得到信号子空间估计,进而通过少量角度搜索得到正确的二维角度配对.该算法无须大量角度搜索,具有角度估计精度高、运算量小、所需快拍数少的优点.理论分析和仿真实验结果证明了算法的正确性和有效性.     

New method for estimating 2-D DOA in the coherent source environment based on data matrix reconstruction

The performance of classical two dimensional (2-D) Direction-Of-Arrival (DOA) estimation algorithms degrade substantially in the presence of coherent environment. A new DOA matrix method——DOA matrix method based on data matrix reconstruction (DMR-DOAM) is proposed for 2-D DOA estimation in the coherent source environment. The proposed algorithm reconstructs two Toeplitz equivalent covariance matrices by using cross-correlation information among receiving data from arrays. Decorrelation and 2-D DOA estimation can be realized via the eigen-decomposition of the new DOA matrix. The algorithm can retain the advantages of the traditional DOA matrix method, such as automatical parameter alignment and no need of 2-D search spectrum peak. The equivalent covariance matrices only use the middle column of classical covariance matrices, so the calculation amount is reduced, and the algorithm can be realized easily. Furthermore, the paper analyzes the estimation performance and influencing factors of the proposed algorithm. Theoretical analyses and simulation results both show that the proposed algorithm is effective.     

一种累积量线性预测方位估计的快速算法

提出了一种基于四阶累积量的线性预测方位估计快速算法。通过对累积量线性预测基本方法进行变换,得到了基本方程系数矩阵的Toeplitz结构,并用Levinson-Durbin算法求解方程,减少了运算量。在线性预测方程中,使用了四阶累积量,有效地抑制了高斯噪声。计算机仿真结果表明了这种方法的有效性。     

DOA高分辨估计的两种贝叶斯算法的性能比较

结合贝叶斯定理和信号处理中的谱分析理论,给出了DOA估计的地斯高分辨技术实现的实算法,并推导出算方法的计算方法,通过理论分析和计算机仿真对两种算法进一步地进行分析和比较,不仅反映了该技术的高分辨特性,而且显示实算法用于DOA估计时存在着严惩的缺陷,证明了对复算法研究的必要性,同时也体现了复算法比实算法更加有效,特别是复算法可以估计线列阵法线方向的来波,并且利用复算法估计的空间角谱关于阵列法向是不对称的,消除了实算法所估计的对称谱对真实DOA估计的影响,同时复算法具有更高的分辨率。     

基于两垂直方向虚拟平移的波达方向判定算法

提出了一种针对均匀圆阵接收信号波达方向(direction of arrival,DOA)判定的算法,该算法相对于其他算法,更能充分利用信号中的有用信息,达到提高算法判定精度的目的.算法将接收信号数学模型在Z轴和X轴方向分别进行虚拟平移,通过模式激励,构造出两个包含接收信号DOA信息的满秩Toeplitz矩阵,达到相干信号解相干的目的.先后根据Z轴、X轴方向旋转因子特性的不同,先得出信号俯仰角的估计值,再得出方位角的估计值,完成二维波达方向的判定.仿真结果验证了该算法对于相干信号DOA判定的正确性,而且对于强相干和低信噪比的入射信号DOA也能有效区分和判定.     

二维DOA估计的高分辨阵列(HRA)

基于二维DOA估计问题 ,研究了阵列天线的空间滤波性能 ,提出了二维DOA估计的高分辨阵列 (HRA)模型 ,使有限的阵元具有最佳的空间分辨力。计算机仿真结果表明 ,本文提出的HRA明显优于传统阵列。