一种高性能的二维波达方向估计算法

在二维虚拟ESPRIT算法的基础上,提出了一种高性能的改进算法。改进方法依照子阵数据直接空间平滑的思想对子阵数据进行预处理,用虚拟阵列变换技术实施阵列变换,采用波达方向矩阵法的思路计算二维角度参数。仿真结果表明,相比于空域平滑的DOA矩阵法和空域平滑的二维虚拟ESPRIT算法,该方法在低信噪比情况下对相干信号源具有更好的估计性能,对独立信号源,能够估计出超过子阵阵元数的信号。     

单快拍二维波达方向估计算法

在双平行均匀线阵的基础上,提出了一种利用单快拍数据进行二维波达方向估计的算法.该算法利用单次快拍数据构造出两个具有特定关系的矩阵,再构造一个波达方向矩阵,根据该矩阵的特征值和特征向量,可以估计出入射信号的二维波达方向.该算法无需多项式搜索和参数的配对过程,计算量小,且不论信号源的相关性如何都同样适用.因此,该算法适合于瞬时信号和快速运动信号的波达方向估计.     

基于辅助阵元的二维波达方向估计算法

;针对任意平面阵列,提出了一种基于辅助阵元的二维波这方向估计算法.首先利用附加的一个辅助阵元及信号的空、时域信息,构造时空旋转矩阵实现对仰角的分离估计,再利用得到的仰角信息通过一维搜索获取方位角.与传统基于子空间的二维波达方向估计算法相比,该方法不需要进行二维谱峰搜索与参数配对,对阵元的幅相误差具有较强的鲁棒性,并具有...     

基于协方差矩阵降维稀疏表示的二维波达方向估计

针对稀疏重构下二维波达方向（2D-DOA）估计存在计算量大的问题,提出一种基于协方差矩阵降维稀疏表示的二维波达方向估计方法。首先引入空间角构造流形矢量矩阵冗余字典,将方位角和俯仰角组合从二维空间映射到一维空间,降低了字典的长度和求解复杂度,并且能自动实现俯仰角和方位角配对;其次改进了样本协方差矩阵的稀疏表示模型,对该模型进行了降维处理;然后由协方差矩阵稀疏重构的残差约束特性得到约束残差项置信区间,避免采用正则化方法导致参数选取困难;最后通过凸优化包实现了二维波达方向的估计。仿真实验表明,待选取的协方差矩阵列数达到某个阈值（在只有两个入射信号情况下该值为3）时,可准确实现入射信号角的估计;当信噪比（SNR）较小（<5dB）时,该方法估计精度优于基于空间角的特征矢量算法;低快拍数（<100）下该方法估计精度略低于特征矢量法,但小间隔角度下估计精度与后者相当。     

基于四阶累积量的二维波达方向估计改进算法

利用四阶累积量的阵列扩展特性,将一排直线阵列和一个独立阵元扩展成一个特殊的虚拟双排直线阵列,它由三个子直线阵列构成,并且可计算出每个子直线阵列等效的协方差矩阵,然后结合传播算子方法,提出一种改进的二维波达方向估计算法。计算机仿真验证了该算法具有抗噪能力强、数值稳定性好等优点。     

基于FFT的多个空间信号波达方向的估计算法

本文提出了一种与传统算法完全不同的多个空间窄带信号波达方向的估计算法。该算法通过对阵列输出数据的快速傅立叶变换(FFT),建立了FFT频谱与波达方向角的关系;利用这一关系并通过对FFT谱峰的搜索,从而实现了对波达方向的快速估计。计算机模拟实验验证了算法的可行性。     

基于FFT的多个空间信号波达方向的估计算法

本文提出了一种与传统算法完全不同的多个空间窄带信号波达方向的估计算法.该算法通过对阵列输出数据的快速傅立叶变换(FFT),建立了FFT频谱与波达方向角的关系;利用这一关系并通过对FFT谱峰的搜索,从而实现了对波达方向的快速估计.计算机模拟实验验证了算法的可行性.     

一种V型阵列的二维波达方向估计的新方法

波达方向估计是阵列信号处理的一个重要研究方向,在雷达、通信、声纳、地震勘测等领域都有着广泛的应用前景.它已成为阵列无源探测和智能天线中的关键技术.针对二维信号,本文研究一种基于V型阵二维波达方向估计的新算法.该算法根据阵列结构的特点形成多个需要的相关矩阵,构造一个特殊大矩阵并经特征分解获得信号子空间的估计,最后利用2D-ESPRIT方法实现二维角度估计,可以解决β角兼并信号的波达方向估计问题,无需谱峰搜索且信号参数自动配对.最后用计算机仿真验证了该算法的有效性.     

低复杂度二维相干分布源解耦波达方向估计方法

现有的二维相干分布源波达方向估计算法都需要一维或多维搜索,算法复杂度高,而且大部分算法都针对分布源特定的角信号分布函数设计,当分布源角信号分布函数未知或不同分布的分布源共同存在时,算法性能将严重恶化.文中利用双均匀线阵,给出了一种无需搜索的低复杂度二维相干分布源波达方向解耦估计方法及参数配对方法,适用于分布源角信号分布函数未知及不同分布的分布源共同存在的情况.仿真结果验证了算法的有效性.     

基于原子范数最小化的二维稀疏阵列波达角估计算法

基于二维稀疏平面阵列的波达角(Direction-of-arrival,DOA)估计问题在第五代移动通信大规模多输入多输出阵列的应用中日益重要。无网格稀疏重构技术促进了DOA估计问题的发展,原子范数理论则使得DOA估计的超分辨率得到进一步的提高。文中研究了多个方向的频谱稀疏信号入射到二维稀疏阵列时的DOA估计问题。为了准确、成对地识别出所有入射信号的仰角和方向角,提出了一种基于多个测量矢量(Multiple Measurement Vectors,MMV)的二维原子范数算法,并用半正定规划进行求解。所提算法将二维DOA估计问题中的压缩感知理论从单个测量矢量拓展到多个测量矢量,从而有效利用MMV的联合稀疏性。数值仿真结果表明,随着MMV矢量的增长,可识别的信源个数增加,稀疏阵列中物理传感器所占比例降低到30%,DOA估计误差也显著降低,并且在信噪比增大时,所提算法能够取得很好的收敛效果。     

基于修正传播算子的高分辨波达方向估计算法

将循环平稳和共轭重排理论引入传播算子算法中,提出修正的循环传播算子波达方向估计算法。该算法对采集数据共轭重排,使相关矩阵的估计更加准确,并充分利用有用信号与干扰信号循环频率的不同和噪声在感兴趣的循环频率上不呈现谱相关的性质,有效滤除了干扰信号和噪声的影响,实现了高分辨的波达方向(DOA)估计;同时它不需要对高维空时协方差矩阵进行特征值分解,所以与基于特征子空间分解的算法相比运算量低,利于实时处理。仿真结果证明了其有效性。     

信号相关性与修正MUSIC算法二维波达方向估计

实际环境中相干信号源是普遍存在的,但传统的多信号分类(MUSIC)二维测向算法不能处理相干信号的问题,为此,采用修正MUSIC(MMUSIC)算法进行二维波达方向(DOA)估计,将修正MMUSIC算法的应用范围由一维的均匀线阵(ULA)扩展到二维中心对称阵,并理论推导出MMUSIC算法的测向性能与信号相差的余弦值呈反比。仿真实验中,二维MMUSIC对相隔4°以上两相干信号的分辨概率能够达到90%以上。     

实值化的修正传播算子测向算法

针对修正传播算子测向算法运算量大的问题,提出了实值化的修正传播算子算法。本算法利用酉变换将修正的传播算子变换成实矩阵,通过实值化的谱峰搜索取得了降低运算量的效果,并且保持了与修正传播算子算法一致的测向性能。最后,通过仿真比较了实值化的修正传播算子算法、修正传播算子算法、传播算子算法及多重信号分类算法的性能,验证了本算法在运算量和测向性能方面的优越性。     

基于频域相关和SVM的宽带多信号测向方法研究

提出一种基于SVM的宽带测向新方法,利用频域相关技术提取宽带范围内感兴趣的信号的相位差,利用此相位差作为支持向量机的输入特征训练DOA（Direction Of Arrival）估计模型,对宽带范围内的多个窄带或宽带信号进行测向。训练后的模型针对的是一个较宽的频段范围,有效避免了其他算法要针对不同频率频繁调整模型的问题,大大降低了计算量。实验结果也验证了该方法具有较高的测向精度和较快的测向速度。     

基于压缩感知的二维DOA估计

针对L阵列,提出基于压缩感知的二维波达方向估计新方法。定义方位角和俯仰角余弦乘积为空间合成角,利用等余弦网格划分空间合成角构造超完备的冗余字典,将子阵接收的单快拍数据矢量转化为冗余字典下的稀疏表示问题;采用单位列向量组合矩阵随机抽取的新方法构造高斯随机测量矩阵;通过改进正交匹配追踪算法求解二维波达角。指出所提出的算法比传统二维MUSIC算法在高信噪比、多快拍条件下估计性能更好,并且有一定的阵元节约效能。计算机仿真实验证明了以上结论。     

虚拟手术中基于可变方向凸包的碰撞检测算法

为了实现机器人辅助虚拟手术中快速精确的碰撞检测,提出了基于可变方向凸包的层次包围盒碰撞检测算法。在虚拟场景中,手术器械末端运动复杂多变且软体组织持续形变,分析器械和软组织的作用形式,根据器械运动学参数,预测软组织的变形,将其与固定方向凸包检测方法相结合,通过改变方向向量集合,提高包围盒树的紧密性,进而减少相交测试的次数,加速碰撞检测。仿真实验证明了可变方向凸包的碰撞检测算法可以实现精确的碰撞检测;与固定方向凸包算法相比在快速碰撞检测方面具有优越性,当软组织包含的面片数目越多时,快速性优势越显著。     

基于方向自适应的运动估计混合模板搜索算法

提出了一种基于方向自适应的运动估计混合模板搜索算法。该算法利用了运动矢量的时空相关性,对搜索起点进行预测,与仅利用空间相关性预测起点相比,提高了搜索的 准确性;然后通过自适应阀值静止块判定技术,对静止块直接中止搜索,解决了常量阀值静止块判定技术仅适应于某种特定序列类型的缺点;最后根据运动类型自适应选择采用小 菱形、六边形-小菱形或方向十字-小菱形搜索策略,解决了单一搜索策略模式下,不能兼顾视频压缩图像质量和速度的局限。实验表明,提出算法与H.264标准提供的UMHexagonS算 法相比,在保证编码质量的前提下,大大降低了运动估计时间,提高了编码效率。     

基于未标定多幅图的三维重建算法

为得到鲁棒的三维重建效果,提出了一种基于未标定多幅图像的三维重建算法。该算法首先采用Harris算法检测特征点,针对双向匹配算法匹配速度慢的缺点,使用改进的双向匹配算法进行特征点匹配,在已知摄像机参数的情况下进行两幅图的三维重建;接着采用四元数算法进行坐标转换,将由每两幅图得到的不同部分的重建结果转移到同一坐标系下,实现了多幅图像的三维重建;最后利用集束调整优化重建结果。实验结果证明,该算法能获得比较满意的重建效果。     

基于冗余字典稀疏表示的二维DOA估计

针对互成一定角度的双线阵列,提出基于空间合成角冗余字典稀疏表示的二维波达方向估计新方法。将方位角和俯仰角余弦乘积用空间合成角代替,通过空间合成角构造冗余字典降低字典维数和长度,并将子阵接收数据矢量转化为稀疏表示问题,进而利用改进正交匹配追踪算法稀疏求解空间合成角,解算出方位角和俯仰角。与传统高分辨空间谱估计算法相比,无需特征分解和多维谱峰搜索,能在低信噪比、单快拍条件下精确估计相关或非相干信源空间角度,且需要子阵阵元数目较少。     

一种基于冗余小波变换的快速运动估计算法

由于冗余小波变换克服了离散小波变换的移变性,在冗余小波域进行运动估计可以达到很好的效果,其缺点是算法的时间复杂度过高。在分析视频序列的运动特性和已有的运动估计算法的基础上,提出一种快速的基于冗余小波变换的运动估计算法。在冗余小波域提取潜在运动区域并对图像块的运动剧烈程度进行划分,在此基础上对不同类型的图像块采取不同的搜索策略,从而减少了运动估计中不必要的搜索。实验结果表明,该方法较经典的基于冗余小波变换的运动估计算法在时间复杂度方面具有优势。