基于解相干的MUSIC算法估计性能分析

MUSIC算法作为DOA估计的经典算法,在处理高度相关的信号时,算法性能急剧下降甚至完全失效。为了正确地估计出相干信号的DOA,就必须要对相干信号进行解相干。采用前／后向空间平滑技术与修正MUSIC算法是两种估计相关信号DOA的有效方法。通过算法仿真实验,证明了理论的正确性。     

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Toeplitz矩阵重构的相干信源波达方向估计研究

波达方向估计(DOA估计)是实现目标精确定位的重要内容。针对相干信号源的波达方向角估计问题,提出了一种能有效解相干的互相关矢量Toeplitz矩阵重构算法。该算法利用了阵列接收数据互相关矢量的内在关系,实现了相干源的完全解相干。该算法不损失阵列孔径,无需阵列平滑。仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于差分时间平滑的多径信号DOA估计

针对移动通信环境中,多径信号与独立信号共存的混合信号模型DOA估计问题,依据差分方法与时间平滑原理,提出一种改进的DOA算法。该算法增加了可分辨信源个数,同时提高了相干信源DOA估计的性能,仿真实验证明,该算法在混合信号模型下解相干性能优于传统空间平滑法。     

基于奇异值分解和相干积累的DOA估计方法

简单介绍了常规谱估计算法在存在相干信号源条件下的缺陷以及几种单快拍条件下的DOA估计方法,结合阵列信号模型对单快拍条件下的DOA估计算法进行了分析。在此基础上,提出了一种基于奇异值分解(SVD)和快拍数据相干积累的DOA估计新方法。通过理论分析和仿真测试,证明该方法能利用单次快拍数据或相干积累数据对相干信号实现解相干,降低了DOA估计的均方根误差,提高了成功分辨概率。     

车载雷达架设控制系统集成设计

针对强相干干扰背景中弱信号的波达方向(DOA)估计问题,提出了一种基于迭代算法的弱信号DOA估计新算法。首先估计强相干干扰的波达方向,然后将阵列划分成两个子阵,进行子阵波束形成来抑制干扰并提高待估计的弱信号的信干噪比,最后利用子阵相位中心偏移进行DOA估计,为提高弱信号的DOA估计精度对以上过程进行迭代运算。该算法在强相干干扰环境下能有效进行弱信号DOA估计,而且估计精度较高。理论分析和计算机仿真结果验证了算法的正确性和有效性。     

强干扰背景下相干弱目标DOA估计算法

针对强相干干扰环境下弱信号的DOA估计问题,提出了一种小采样数的相干信源DOA估计算法。该算法首先通过修正的Toeplitz算法实现了对相干目标的解相干,然后基于干扰阻塞法剔除了强干扰的影响,从而可获得真实的弱信号空间方位。所提算法对非平稳噪声有较好的抑制性能,可适用于小采样数的环境。此外,该算法相对松弛算法、高阶累积量算法等信号分离方法,具有运算量小的优势。计算机仿真结果表明,新算法具有较好的测向性能,能在电子战环境下有效估计出目标信源的空间方位。     

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。     

基于互质阵列的相干与非相干目标DOA估计算法

提出基于互质阵列的相干与非相干混合目标空间达波方向(DOA)估计算法。首先,基于差协同阵等效的概念,将互质阵列相关矩阵的元素重排形成增广相关矩阵;然后采用矩阵重构对增广相关矩阵进行解相关处理;最后,对解相关的增广相关矩阵进行多重信号分类(MUSIC)空间谱搜索,实现对目标的DOA估计。仿真结果表明,该算法可实现对数目多于互质阵列物理阵元的相干与非相干混合目标的DOA估计。对比矩阵重构、前向空间平滑和前后向空间平滑3种解相关算法,矩阵重构解相关获得了更大的可分辨目标数目,在低信噪比(SNR)下呈现出更佳的估计误差性能,而空间平滑解相关在低快拍情况下具备更优的估计误差性能。     

基于矢量奇异值分解的DOA估计方法及其改进

对相干信号的波达方向（DOA）估计是空间超分辨谱估计的热点。在均匀线性阵列模型下,特征矢量奇异值分解法（ESVD）能够很好的对相干信号进行DOA估计,但是当相干信号和非相关信号同时存在时,ESVD并不能对全部信号进行DOA的估计。本文通过对ESVD算法的理论分析后,选取经过加权处理的特征向量来构造新矩阵,再利用奇异值分解得到信号的噪声和信号子空间,从而进行DOA估计。理论分析和计算机仿真表明该改进算法(MESVD)解决了ESVD算法在相干信号和不相关信号同时存在不能正确进行DOA估计的问题,估计精度与空间平滑算法（FBSS）相当。     

加权伪噪声子空间投影的修正MUSIC算法

多重信号分类（multiple signal classification: MUSIC）方法通过计算搜索导向矢量与噪声或信号子空间的距离来估计波达方向,对采样协方差矩阵的依赖性较大。在小快拍或存在强弱临近信号条件下,采样协方差矩阵的估计值与真实值通常存在较大差异,导致估计的噪声或信号子空间发生畸变,严重恶化了MUSIC方法的波达角估计性能。针对该问题,本文提出采用加权伪噪声子空间投影的改进方法（称为wpnMUSIC）。该方法在修正数据相关矩阵的基础上估计与搜索导向矢量对应的伪噪声子空间并利用其在伪噪声子空间的投影值对MUSIC空间谱进行加权处理,在保持子空间处理方法高分辨能力的同时改善了对小快拍和强弱信号的稳健性。理论分析和仿真实验表明本文方法对强弱临近目标的分辨能力优于MUSIC方法。      

基于正交投影变换的弱信号波达方向估计

提出了一种基于强信号阵列流形矩阵的正交投影变换的弱信号波达方向估计算法,该算法通过构造已知强信号阵列流形矩阵的正交投影矩阵,对阵列接收的数据矢量进行预变换,抑制强信号对弱信号波达方向估计的影响。文中算法只需对数据矢量进行正交投影变换,复杂度低,运算量小。将MUSIC算法、JJM算法和文中算法进行了比较,结果表明文中算法在存在多个强信号条件下能够有效估计多个弱信号的波达方向。     

宽带强干扰背景下的弱信号源DOA估计方法

在宽带弱信号DOA估计中,当强干扰与弱信号的方向角很接近时,弱信号被强干扰所掩盖而无法检测出弱信号的方向。文中提出了一种先对数据进行干扰相消预处理,再采用MUSIC算法估计弱信号DOA的方法。仿真结果证明了该方法的有效性。     

小波包去噪在循环平稳信号DOA估计中的应用

基于信号循环平稳特性的到达方向(DOA)估计算法在噪声成分过大或噪声本身具有循环平稳特性的情况下,性能会迅速下降,为提高算法的估计性能,提出了利用小波包去噪与广义谱相关子空间算法相结合的方法估计信号DOA,通过仿真分析证明该方法提高了估计精度,降低了估计误差,达到了与理论分析相一致的目的.     

脉冲实时测向算法的改进设计与实现

针对敌我识别(IFF)信号及战术空中导航(TACAN)信号侦察的需求,在传统相关干涉仪测向模型基础上,改进设计出一种适合IFF和TACAN脉冲的高精度实时测向模型,并使用甚高速硬件描述语言(VHDL)在FPGA内部实现.该模型可针对不同长度脉冲进行单脉冲快速实时测向,可在检测到脉冲前沿后的3μs内得到测向结果.VHDL的优化编程设计实现以及工程的实际应用表明了该测向模型的实用性和有效性.     

强干扰背景下相干弱信源DOA估计方法

当2个信号功率相差较大时,常规的空间谱估计算法往往不能估计出弱信源的波达方向(Direction of Arrival,DOA)。针对该问题,文中基于强干扰和弱信源对应的特征矢量具有保向正交性这一特性,提出了一种强干扰背景下相干弱信源DOA估计方法——特征矢量剔除法。相比于其他算法,该算法最大的优点是无需预知强干扰的方位及数目信息,实施简单,运算量较小。计算机仿真结果证明了所提算法的正确性和有效性。     

循环平稳信号的联合稀疏表示DOA估计

基于联合稀疏表示的思想,本文提出了一种利用二阶循环统计量的循环平稳信号波达方向（DOA）估计算法。首先,对传统的谱相关信号子空间拟合算法进行分析研究;然后,通过在循环域构造过完备的阵列方向矩阵字典,建立了联合稀疏表示模型,从而将循环平稳信号的DOA估计问题转化为联合稀疏矩阵的恢复问题;最后,利用联合Ι_2,0范数逼近法求出联合稀疏矩阵的优化解,并根据优化矩阵中非零行的位置估计出循环平稳信号的DOA。与传统的SCSSF算法相比,所提算法具有更高的DOA估计精度,同时也适用于信号个数多于阵元个数的场合。理论分析和仿真实验结果都表明了算法的有效性。      

强干扰下的盲波束形成算法

针对恒模波束形成算法在干扰信号功率较强的情况下不能收敛到期望信号的问题,提出了一种基于独立分量分析的盲波束形成算法。该算法应用独立分量分析的方法来分离阵列接收信号,通过期望信号来向约束分离向量使其收敛到期望信号,算法在强干扰信号情况下能够收敛到期望信号、对非恒模信号有效并且运算量适中。理论分析和仿真实验表明提出的算法在强干扰和幅相误差存在的情况下相比恒模算法性能优越。     

分数阶傅里叶变换的多项式相位信号DOA估计

针对多项式相位信号波达方向(DOA)估计研究较少的问题,提出了一种基于分数阶傅里 叶变换(FRFT)的多项式相位信号(PPS)的DOA估计算法。该算法首先通过多项式相位变换,估 计出PPS的最高阶相位系数,从而可以消除最高阶项。运用这一降阶思想,依次消除高阶项 ,这样PPS可降为线性调频(LFM)信号,然后将宽带的LFM信号转化为分数阶Fourier域窄带的 平稳信号。在相应的分数阶Fourier域,运用求根MUSIC算法对信号进行DOA估计,从而把LFM 信号的DOA估计推广到了PPS的DOA估计。理论分析和仿真实验表明,该方法能很好地估计出P PS的DOA,并且简洁。