基于稀疏贝叶斯学习的空间紧邻信号DOA估计算法

离格(off-grid)波达方向(DOA)估计解决的是实际DOA和假设网格点的失配问题。对于空间紧邻信号的DOA,稀疏的网格点会导致精度和分辨率的下降,密集的网格点虽然可以提高估计精度却显著增加计算负担。针对此问题,该文提出基于稀疏贝叶斯学习(SBL)的空间紧邻信号DOA估计算法,主要包括3个步骤。首先,通过最大化阵列输出的边缘似然函数,推导了信号在拉普拉斯先验下的新不动点迭代方法,进行超参数的预估计,相比其他经典SBL算法提高了收敛速度;其次,利用新网格插值方法优化网格点集,并二次估计噪声方差和信号功率以分辨空间紧邻信号的DOA;最后,推导了似然函数关于角度的最大化公式以改进离格DOA搜索。仿真表明该算法比其他经典SBL类算法对空间紧邻信号的DOA具有更高的精度和分辨率,同时有计算效率的提升。     

基于贝叶斯压缩感知的子空间拟合离格DOA估计

针对传统的基于稀疏贝叶斯学习（Sparse Bayesian Learning,SBL）的波达方向估计算法对噪声鲁棒性不高的问题,提出了一种基于SBL的子空间拟合离格波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法。首先对接收数据的协方差矩阵进行特征分解,获得信号的加权子空间,构造等价信号的稀疏表示模型并利用贝叶斯学习算法进行参数求解。同时对于网格划分带来的建模误差问题,采用了离格贝叶斯推导（Sparse Bayesian Inference,SBI）算法进行求解,利用期望最大化算法迭代更新相应的参数。仿真结果表明,相对于传统的DOA方法,该方法具有更好的估计精度。     

Khatri-Rao积变换下的离格信号DOA估计

当存在离格信号时,基于稀疏表示的波达角(DOA)估计算法性能损失严重.为解决这个问题,在对接收数据协方差矩阵进行Khatri-Rao积变换的基础上,推导了离格信号网格偏离量与紧邻信号原子系数之间的关系,提出了一种单一离格信号DOA估计方法.为提高对邻近离格信号DOA的估计性能,利用矩阵的广义逆性质提出了基于多原子系数的联合估计方法.仿真实验表明,单一离格信号DOA估计方法在低信噪比下有较好的性能,联合估计方法在高信噪比条件下对邻近离格信号DOA有较高的估计精度,同时所提算法估计性能几乎不受网格划分间距的影响,可以通过增大网格间距降低算法运算量.相关研究对阵列天线DOA估计具有一定的参考价值.     

基于分布式压缩感知的宽带欠定信号DOA估计

为解决基于稀疏阵列的宽带欠定信号到达角(DOA)估计问题,该文提出基于分布式压缩感知(DCS)的宽带DOA估计算法。首先,对稀疏阵列宽带信号处理模型进行理论推导与分析,将宽带信号DOA估计建模成DCS问题;其次,利用经典DCS算法实现稀疏阵列上的宽带欠定信号DOA估计;最后,引入网格失配误差,建立包含网格失配参数的DCS模型,并进行迭代求解,实现对DOA和网格失配参数的联合估计。仿真结果表明,该算法能够实现宽带欠定信号DOA估计,较现有成果而言,在保证测向精度的同时,具备分辨率高、运算速度快的优点。     

引入蝙蝠算法的最大似然DOA估计

DOA估计理论的传统算法中,最大似然DOA估计方法能准确地估计出目标方向角度,性能优良,并且具有很好的稳定性。与MUSIC及其他的子空间分解类算法相比,在信噪比较低、小快拍信号时,最大似然DOA估计算法优势更为突出。但是由于其自身算法复杂度较高的缺陷而碍于工程上的应用。针对这一问题,将蝙蝠算法与最大似然算法相结合,应用于信号的DOA估计,利用蝙蝠搜索算法搜索路径优、寻优能力强的优点,快速搜索到似然函数的全局最优值,优化多维非线性的估计谱函数。仿真结果表明,蝙蝠搜索算法有效地克服最大似然DOA估计中存在的运算量大,计算复杂度高等问题,通过与其他经典的仿生智能优化算法相比较,该方法体现出更好的收敛性。     

基于稀疏贝叶斯学习的多跳频信号DOA估计方法

针对多跳频信号空域参数估计问题,该文在稀疏贝叶斯学习(SBL)的基础上,利用跳频信号的空域稀疏性实现了波达方向(DOA)的估计。首先构造空域离散网格,将实际DOA与网格点之间的偏移量建模进离散网格中,建立多跳频信号均匀线阵接收数据模型;然后通过SBL理论得到行稀疏信号矩阵的后验概率分布,用超参数控制偏移量和信号矩阵的行稀疏程度;最后利用期望最大化(EM)算法对超参数进行迭代,得到信号矩阵的最大后验估计以完成DOA的估计。理论分析与仿真实验表明该方法具有良好的估计性能并能适应较少快拍数的情况。     

基于Bessel先验快速稀疏贝叶斯学习的互质阵列DOA估计

为提高低采样点条件下互质阵列DOA估计精度,该文提出基于Bessel先验快速稀疏贝叶斯学习算法。该方法针对互质阵列输出的多采样点复数数据,首先构建了基于Bessel先验的多量测分层模型;其次推导了模型所涉超参数的对数似然函数,根据最大似然估计准则得到了超参数的迭代公式;最后提出了快速实现方案,提高了运算效率。仿真结果表明,该方法不依赖先验信息,在低采样点条件下具有更高的DOA估计精度和分辨率,能够对相干信号进行高精度DOA估计,并具有较高的运算效率。此外,该文探究了虚拟阵列扩展与互质阵列测向自由度扩展间的关联,为后续阵列误差条件下互质阵列DOA研究估计提供参考。     

改进嵌套稀疏圆阵下基于OGSBL的DOA估计方法

针对现有基于嵌套稀疏圆阵DOA估计方法计算复杂度高、超参数无法快速选取问题,提出了一种基于改进嵌套稀疏圆阵的离格稀疏贝叶斯学习(OGSBL)方法.该方法首先将改进嵌套稀疏圆阵接收信号的协方差矩阵进行向量化处理,然后构造扩展的观测矩阵,进而结合离格模型与稀疏贝叶斯学习算法实现欠定的DOA估计.仿真实验结果表明,所提算法降...     

基于非圆信号波达方向估计的最大似然算法

现有的非圆信号波达方向(DOA)估计算法基本都是子空间分解类的,如NC-MUSIC、NC-ESPRIT算法等。基于子空间拟合类的非圆信号DOA估计算法研究的不多。文中依据非圆信号的DOA估计数学模型,提出了基于非圆信号的DOA估计最大似然算法。通过计算机仿真,将基于非圆信号的最大似然算法与常规最大似然算法及基于非圆信号的MUSIC算法进行了性能比较。结果表明,该算法提高了方位估计的估计性能,对于估计精度要求很高、用户比较密集的场合,能发挥很大的作用。     

基于EM算法的宽带信号DOA估计及盲分离

本文提出了一种基于EM算法的宽带信号DOA估计与盲分离方法.首先将宽带混合信号转换到频域,然后综合利用带宽内所有频点信息建立似然函数,在此基础上推导出宽带条件下的EM迭代式,从而实现宽带信号DOA及波形的联合估计.并且本文通过分析EM算法的收敛性,自适应的设定角度搜索空间,提高了算法的运算效率.与传统方法相比,本文方法运用的有效信息更多,因此,其在DOA估计精度及波形恢复性能方面都更有优势.仿真实验表明了该算法的有效性.