色噪声背景下相干信源DOA估计的空间差分平滑算法

文中提出了一种色噪声背景下相干信源波达方向(DOA)估计的新算法-空间差分平滑(SDS)算法.SDS算法利用均匀线阵协方差矩阵的Toeplitz分解特性,差分平滑运算,将非相干信源与相关(或相干)信源分开分辨,从而重复利用阵列接收数据,可分辨更多信源.SDS算法可对消空间色噪声,适用于更广泛的未知噪声背景及低信噪比环境.相比常规谱估计算法,SDS算法具有更强的信源过载能力及阵元节省能力,利用少数阵元进行迭代空间平滑运算,还可明显减小SDS算法的计算量.计算机仿真结果证明了SDS算法理论的正确性和有效性.     

基于差分和斜投影的信源DOA分步估计方法

提出一种色噪声背景下,同时存在独立、相关和相干信源的DOA分步估计方法.该算法利用常规谱估计算法估计独立和相关(非相干)信源,然后用差分方法排除掉协方差矩阵具有Toeplitz结构的噪声和独市源信息,在利用斜投影算子的方法去除相关信源后,对剩余的相干信源采用修正平滑算法恢复为满秩.该算法在提高阵列的信源过载能力的同时,可避免重复估计相关信源.计算机仿真结果证明了新算法的有效性和正确性.     

一种DOA估计的T差分平滑快速算法

针对未知非平稳噪声背景下相干信源的波达方向估计问题,提出了一种T差分平滑快速(TDSF)算法,算法根据非平稳噪声对角占优的特性,通过构造一个T矩阵,对协方差矩阵进行T变差分平滑运算,可同时分辨相干和非相干信源.算法采用幂迭代法直接获得噪声子空间,无需特征值分解,运算量较小,可有效地消除非平稳复噪声的影响,且不存在伪峰问题,适用于广泛的未知非平稳噪声和低信噪比环境.计算机仿真实验证实了算法的有效性.     

非均匀噪声背景下混合信号DOA估计算法

针对非均匀噪声背景下非相关信源与相干信源并存时波达方向(DOA)估计问题，提出了基于迭代最小二乘和空间差分平滑的混合信号DOA估计算法。首先，该算法利用迭代最小二乘方法得到噪声协方差矩阵估计，然后对数据协方差矩阵进行“去噪”处理，利用子空间旋转不变技术实现非相关信源DOA估计；其次，基于空间差分法消除非相关信号并构造新矩阵进行前后向空间平滑，利用求根MUSIC算法估计相干信源DOA。相比于传统算法，该算法能估计更多的信源数，在低信噪比情况下DOA估计性能更优越。仿真实验结果验证了该算法的有效性。      

混合信源背景下的DOA估计分步改进算法

信号在传输过程中会产生多径和电磁干扰,到达天线阵列后会同时存在非相干和相干信源,针对这种情况,文中提出了一种分步估计到达角的改进算法。该算法首先利用MUSIC算法估计非相干信源的到达角,然后在信号协方差矩阵中分离出相干信源的协方差矩阵,只对相干信源进行空间平滑估计出相干信源到达角。相比传统空间平滑算法,该算法在保持良好到达角分辨力的同时,减小了对天线阵列数的要求,在低信噪比时拥有更精确的估计能力。     

冲击噪声背景下相干信源DOA估计方法研究

研究了冲击噪声环境下相干信源波达方向(DOA)估计问题.在对称α稳定分布冲击噪声假设下,基于共变和分数低阶矩的MUSIC(即ROC-MUSIC和FLOM-MUSIC)方法不能用于相干信源DOA估计.本文首次将空间平滑思想应用于共变系数矩阵和分数低阶矩矩阵中,定义了新的前后向平滑共变系数矩阵和前后向平滑分数低阶矩矩阵,提出了两种新的适用于冲击噪声环境的相干信源DOA估计方法:基于前后向平滑共变系数矩阵的空间平滑(ROC-SS)算法和基于前后向平滑分数低阶矩矩阵的空间平滑(FLOM-SS)算法.理论分析表明,可以通过前后向平滑共变系数矩阵和前后向平滑分数低阶矩矩阵的特征分解来估计噪声子空间,从而实现对相干信源的DOA估计.论文还对提出的ROC-SS算法和FLOM-SS算法进行了性能对比分析.计算机仿真结果证明了ROC-SS算法和FLOM-SS算法的有效性和正确性.     

冲激噪声下相干信源的求根MUSIC算法

由于在冲激噪声背景下,MUSIC算法对信源波达方向估计将失去韧性,且无法解相干,运算量较大,为此对前后向平滑算法和修正的MUSIC算法进行了改进,提出相干信源波达方向估计新算法。简要分析了线阵模型以及共变,将阵列输出矩阵从二阶原点矩扩展到低阶矩,通过分析共变矩阵,得到基于共变矩阵的空间谱,再将谱峰搜索转变为多项式求根,最后可得相干信源波达方向估计。通过仿真,在冲激噪声或高斯噪声下,改进算法可以对相干信源的波达方向进行正确估计。算法性能分析表明改进算法具有良好的稳健性。     

基于累积量的互耦误差下相干信号DOA估计

在高斯色噪声和阵列互耦误差背景下,针对相干信号源和非相干信号源并存的问题,提出了一种准确估计信号源到达角(DOA)的算法。首先,采用辅助阵元法将互耦误差从阵列流形中分离;然后结合空间平滑技术和四阶累积量构建平滑矩阵,实现对高斯噪声的抑制和对信号的解相干;最后使用ESPRIT算法获得信号源的来波方向。仿真结果表明,文中算法有效解决了阵列互耦和信源相干的影响,在高斯白噪声和高斯色噪声环境下均能精确地估计DOA。     

相关噪声环境下相干源2D-DOA估计方法

解决相关噪声环境下相干信源的二维波达方向估计问题,克服最常用的子空间类算法,如MUSIC算法、ESPRIT算法等的不足,将四阶累积量和空间平滑方法相结合,提出了一种新的CSS算法。该算法采用两个平行的均匀线阵作为阵列传感器,通过特殊定义的四阶累积量矩阵对接收空域数据进行平滑处理,实现了相关噪声环境下对相干信源的二维波达方向的估计,并且所估计信源的二维波达方向能够自动配对,最后通过蒙特卡罗实验证明了所提CSS算法2D-DOA性能的有效性。     

色噪声背景下相干信源的MIMO 雷达超分辨测向算法

针对多输入多输出(MIMO)雷达在色噪声背景下对相干信源的超分辨测向问题,提出了一种改进的空间差分平滑(ISDS)算法,并且在ISDS算法的基础上,又提出了一种基于传播算子的快速算法,即PM-ISDS 算法。理论分析及仿真实验均表明所提的基于传播算子的PM-ISDS算法具有很强的色噪声抑制能力,估计性能优于常规的空间平滑算法,分两步处理的方法可以重复利用雷达的接收数据,具有较好的阵元节省和信源过载能力,并且在求解过程中不必进行特征值分解,运算量较小。     

相干信号频率和到达角联合估计的算法

基于均匀圆阵和四阶累积量,提出了一种相干信号频率和到达角联合估计的新算法。首先,利用计算量较小的PRO-ESPRIT算法和beamspace-ESPRIT算法分别估计广义阵列响应矢量和信号的频率。然后,对广义阵列响应矢量进行模式空间变换,并利用改进的前后向线性预测方法估计出相干信号的到达角。该算法能在色噪声环境下,精确地估计出空间相干信号的频率和到达角,并且无需平滑技术和谱峰搜索,具有计算量小,参数自动配对的特点。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

一种互耦和相干源条件下的DOA估计方法

空间平滑算法是一种常用的解相干处理方法,而阵元间互耦的存在会导致空间平滑算法失效,从而无法准确估计相干源DOA。针对这个问题,文中提出了一种新的DOA估计方法。该方法基于信号子空间和噪声子空间的正交性原理,利用入射信号源中的独立信号源可以有效估计出互耦矩阵,再通过估计的互耦矩阵对接收数据协方差矩阵进行互耦补偿,克服了互耦对空间平滑算法的影响,从而保证了相干源DOA能准确估计。计算机仿真实验表明了该方法的有效性。     

鲁棒的四元数空间平滑算法

本文针对相干信号波达方向(DOA)估计问题,利用简化电磁矢量传感器阵列提出了一种基于四元数模型的空间平滑(Q-SS)算法。首先,根据四元数的正交特性能够很好地描述矢量传感器阵元内部信号分量之间的垂直关系这一特点,将每个阵元的两分量接收数据合成为一个四元数,建立了简化电磁矢量传感器阵列的四元数接收模型,该模型比传统的长矢量模型更适合于矢量传感器阵列的信号处理。在此基础上,利用本文提出的Q-SS算法对相干信号进行预处理,实现了解相干,并对解相干性能进行了分析,然后通过四元数域的ESPRIT算法估计出相干信号的DOA。理论分析表明Q-SS算法比传统的长矢量空间平滑(V-SS)方法有更高的DOA估计精度,具有对矢量传感器内部电场噪声分量解相关的能力,这是V-SS算法所不具备的优势。最后,通过计算机仿真实验比较和分析了所提算法的有效性。      

基于四阶累积量的相干信号频率和二维到达角联合估计的新算法

该文提出了一种基于四阶累积量的相干信号频率和二维到达角联合估计的新算法-CTSS算法.CTSS算法利用双平行线阵的时空数据以及平滑技术构造了一个时空平滑矩阵,通过对其进行特征分解,并利用分解得到的特征值和特征矢量估计出空间相干信号的三维参数.在色噪声环境下,该算法能够精确地估计空间相干信号的三维参数,无需多维谱峰搜索,能实现信号三维参数的自动配对,并有效地解决了信源参数兼并问题.计算机仿真结果验证了算法的有效性.     

CDMA系统基于四阶累积量的DOA估计

提出一种在 CDMA 系统中使用四阶累积量解相干 DOA 估计的算法。该算法不仅能消除多径干扰,且与二阶 MUSIC 算法相比能更有效抑制空间色噪声,提高估计精度,且算法计算量不大,可以实时处理和实现。通过计算机仿真,证明在低信道比色噪声环境下,该方法是有效的。     

MODE SPACE SMOOTHING ALGORITHM TO ESTIMATE DOA OF COHERENT SIGNALS IMPINGING ON UNIFORM CIRCULAR ARRAY

A novel method to estimate DOA of coherent signals impinging on a uniform circular array( UCA) is presented in this paper. A virtual uniform linear array (VULA) is first derived by using spatial DFT technique, transforming the UCA from element space to phase mode space to obtain the properties of ordinary ULA, and then the well known spatial smoothing technique is applied to the VULA so that the lost rank of covariance matrix due to signal coherence can be retrieved. This method makes it feasible to use the simple MUSIC algorithm to estimate DOA of coherent signals impinging on a UCA without heavy computation burden. Simulation results strongly verify the effectiveness of the algorithm.     

混合信号情况下信源数与DOA联合估计算法

针对非相关信源与相干信源共存情况,提出了一种基于矩阵重构的信源数与波达方向（direction of arrival,DOA）联合估计算法.该算法首先利用特征值的二阶统计量（second order statistic of eigenvalues,SORTE）法和子空间旋转不变技术（estimated signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT）实现非相关信源数与DOA估计;然后基于空间差分法消除非相关信号并构造新矩阵,利用构造矩阵进行前向空间平滑,实现对相干信源解相干;最后利用SORTE法检测相干信源数,结合求根多重信号分类（multiple signal classification,MUSIC）算法估计相干信源DOA.与传统的差分平滑方法相比,该算法在可估计信源数与低信噪比情况下DOA估计性能等方面优于传统算法.数值仿真实验结果验证了该算法的有效性.     

基于数据矩阵重构的相干源波达方向 共轭ESPRIT(C-SPRIT)估计方法

 本文提出了一种相干源波达方向估计算法.该方法利用C-SPRIT思想,通过构造数据矩阵,使得无论是否存在相干信号,均能很好估计信号波达方向(DOA).传统的空间平滑技术通过子阵平滑来解决相干源DOA估计问题,但信号之间并没有完全解相干,孔径损失也很大,且最多只能估计2N/3个相干源(N为阵元数目).本文方法也采用空间平滑去相干的思想,但无孔径损失,信号之间完全解相关,提高了相干源DOA估计精度,并且能估计N-1个相干源,该方法利用ESPRIT数值求解进行角度估计,无需角度搜索,运算量小,计算机仿真验证了该方法的有效性和优越性.     

基于均匀圆阵的模式空间矩阵重构算法

该文提出了一种新的均匀圆阵解相干方法,这里称为模式空间矩阵重构算法(MODE-TOEP)。该算法对均匀圆形阵列(UCA)的输出信号进行模式激励,使其成为模式空间内的虚拟阵列(VULA);在此基础上重构一个Toeplitz 矩阵,成功地估计出相干源的来波方向。MODE-TOEP算法不需要进行平滑计算,从而减少了计算量。计算机仿真实验表明MODE-TOEP算法比传统的模式空间平滑类算法(MODE-FSS,MODE-FBSS)有更好的估计性能。