基于酉变换的虚拟阵列DOA估计算法

为了估计相干信源的波动方向,提出基于酉变换的虚拟阵列DOA估计算法．该算法通过阵列虚拟平移形成虚拟阵列对相干信号进行解相干,并利用酉变换将虚拟阵列接收数据的协方差矩阵从复数域变换到实数域,然后利用该实数矩阵进行波达方向估计．计算机仿真表明算法在低信噪比情况下具有很好的解相干特性和估计性能．该算法避免了阵列孔径损失,可在小采样拍数情况下实现相干信源的DOA估计,且运算在实数域进行,大大降低了运算复杂度．     

基于双平行线阵二维相干信号DOA估计新方法

提出了一种在高斯白噪声下基于双平行线阵的二维相干信号的DOA估计的新方法.本算法首先通过对接收数据进行前向空间平滑来达到去相干目的,然后计算出3个mxm相关矩阵,用此构造一个3mxm大矩阵,并对其进行特征值分解,最后利用ESPRIT方法时方向角和仰角进行估计.本算法不需谱峰搜索,无相位模糊问题,且参数自动匹配,计算量较小.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于子空间投影的合成空间谱算法

对子空间投影类目标方位估计(DOA)算法在非理想条件下性能下降,提出利用加权信号子空间投影和噪声子空间投影获得合成空间谱的DOA方法.论文第2节给出了基于特征分解的子空间投影算法的框架,依据不同的投影矩阵对多种算法进行分类.第3节通过对信号子空间投影采用主特征值倒数加权,并与常规噪声子空间投影进行空间谱合成对多目标进行分辨.第4节给出低信噪比和小采样长度条件下的算法统计性能分析,表明其性能优于传统多目标高分辨MUSIC算法.第5节通过湖试结果表明其工程应用价值.     

基于虚拟阵列的相干信号快速测向算法

基于均匀圆阵提出了一种快速的解相干方法,该算法对均匀圆形阵列(UCA)的输出信号进行模式激励,使其成为虚拟阵列,利用阵列结构的特点来重构一个特殊的协方差矩阵,再根据ESPRIT方法成功地估计出相干信号的来波方向。该方法不需采用空间平滑技术,也不需谱峰搜索,减少了运算量,最后计算机仿真验证了该方法的有效性。     

基于均匀圆阵Toeplitz矩阵集重构解相干算法

针对目前均匀圆阵相干信源波达方向估计的矩阵重构算法仅利用部分阵列接收数据的相关或协方差矩阵部分元素进行重构造成信息利用不完整的问题,提出一种改进Toeplitz矩阵重构算法。利用模式空间变换后的数据协方差矩阵所有行元素信息构造包含阵元完整相关矩阵信息的Toeplitz矩阵集,经与Hermitian转置矩阵相乘及正反向平滑运算得到满秩数据协方差矩阵。该算法能够直接结合子空间类算法实现相干信号的角度估计,无需平滑算法广义特征值分解,同时解决了目前模式空间矩阵重构算法因忽略相位差变化造成的估计性能下降甚至失效问题。计算机仿真结果验证了本文算法的有效性。     

基于奇异值分解处理相干信号的新方法

相干信号的波达方向(DOA)估计一直是空间谱估计研究的一个重点问题,文章通过对奇异值分解解决信号相关问题的研究,提出了一种基于奇异值分解处理相干信号的新算法(MSVD),即利用信号相关阵的最大特征值所对应的特征矢量按一定规则排列出新的矩阵,再对此矩阵进行修正,最后利用奇异值分解得到信号的有关信息.该算法能在低信噪比条件下有效地估计相干的信源,其估计精度要远远高于常用解相干算法.最后用大量的计算机仿真实验来说明新方法的性能:即在低信噪比情况下(0 dB),MSVD的分辨能力远远高于MSS算法和SVD算法;在信号间隔较小时,MSS和SVD方法已无法分辨出信号源,而MSVD方法仍能分辨.     

基于均匀圆阵的矢量重构解相干算法

为解决基于均匀线阵矢量重构法不能直接用于均匀圆阵这一问题,提出一种模式空间矢量重构算法.提取模式变换后最大广义特征值对应的特征矢量,并对修正的信号特征矢量采用前后矢量重构方式构造数据矩阵实现解相干.在变换前提取最大特征值对应的信号特征矢量,充分去除噪声,且无需变换后广义特征分解计算,算法复杂度显著降低.理论分析和仿真结果验证了该算法的有效性.     

基于L型阵的二维相干源信号的DOA估计

提出一种在高斯白噪声下基于L型阵的二维相干源信号的DOA估计的方法.本算法首先通过对接收数据进行前向空间平滑来达到去相干目的,然后计算出3个m×m相关矩阵,用此构造一个3m×m大矩阵,并对其进行特征值分解,最后利用ESPRIT方法对方向角和仰角进行估计.本算法无需谱峰搜索,无相位模糊问题,且参数自动匹配,计算量较小.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于特征空间MUSIC算法的相干信号波达方向空间平滑估计

为了高效、准确地估计相干信号的波达方向(DOA),提出了一种基于特征空间多重信号分类(MUSIC)算法的空间平滑估计方法。首先对相干信号进行空间平滑处理,然后对其应用特征空间MUSIC算法进行DOA的精确估计,使其最大限度地利用信号子空间和噪声子空间的信息。本文方法并不影响非相关信号存在时DOA的估计,且还可以对信号源功率进行有效的估计,以提高对小能量信号的成功估计概率。与传统空间平滑算法及修正MUSIC算法相比,本文方法具有更低的信噪比门限和更高的估计精度及分辨力。最后的仿真实验验证了本文方法的有效性和鲁棒性。     

基于实值特征子空间迭代的DOA估计算法

针对相关信号的DOA估计和角度跟踪的传统算法自适应性差和特征值分解运算量大的问题,提出了一种基于实值特征子空间迭代的DOA估计算法．对每次快拍数据,通过梯度算法自适应更新信号和噪声子空间,并将复值特征子空间变换为实值,最后利用基于信号子空间的角度估计方法(Unitary ESPRIT) 或噪声子空间的方法(实值域求根MUSIC) 估计信号角度．由于引入了自适应特征子空间迭代和实值域处理,该算法无需特征值分解,有效地降低了基于子空间类高分辨算法的运算量,可以应用于相关信号的角度估计和跟踪问题．理论分析和仿真结果表明,算法具有较低的运算量和良好的自适应性,对某米波测高雷达实测数据的处理结果也表明了算法的有效性．     

基于ESPRIT算法的L-型矢量阵源方位估计

建立了水平L-型矢量水听器阵列的数据模型,研究了利用ESPRIT算法同时对目标的水平方位角和仰角进行高分辨率角度估计,仿真L-型矢量水听器阵对单个源和多个源的方位估计情况,并和相同阵型的声压阵方位估计性能进行比较,结果表明,相对于声压阵,矢量阵可以在不增加阵孔径的前提下提高对单源方位估计的精度,获得的增益为6dB左右,同时提高了对多目标方位的分辨能力。     

二维面阵子空间重构快速估计方法

针对当前进行二维面阵高精度波达方向估计时计算复杂度较高的问题,提出了一种适用于二维面阵的高精度低计算复杂度的快速估计方法。这种方法首先利用面阵子阵间的旋转不变关系完成二维角度预估;然后将预估角度作为先验信息,利用子阵的信号子空间重构面阵的信号子空间,并进行梯度搜索,实现对二维角度的精确估计。其中,利用子阵的信号子空间对面阵的信号子空间进行重构,有效地降低了进行子空间估计时的计算复杂度;采用梯度搜索的办法进行局部搜索,使得搜索时的计算复杂度大幅下降,获得了与经典二维MUSIC算法一致的估计精度。计算机仿真结果验证了所提算法的有效性。     

矢量阵的非空间ESPRIT算法

矢量水听器同时测量声场中某点的声压和质点振速的正交分量,单个矢量水听器可视为空间共点阵.建立了任意阵型矢量阵的数据模型,研究了任意阵型矢量阵的非空间ESPRIT算法.非空间ESPRIT算法不是利用空间2个子阵组成的矩阵对,而是利用矢量水听器不同的输出分量组成矩阵对完成目标的二维角度(水平方位角和仰角)估计.仿真研究了该算法对单个源和多个源方位估计的情况,并利用外场试验数据验证了算法的有效性.结果表明,在当时的试验条件下,常规波束形成获得的主瓣波束宽度为30°左右,而非空间ESPRIT算法对目标方位估计的标准差为3°左右,说明基于矢量阵的非空间ESPRIT算法在未知阵列流形的前提下可对目标进行高精度方位估计.     

基于QPSO算法的信号子空间拟合DOA估计

针对信号子空间拟合DOA估计过程中由于需要进行多维非线性搜索而计算量巨大的问题,提出了一种基于量子位概率幅编码的量子粒子群优化(QPSO)算法的信号子空间拟合测向方法,即在子空间测向中,QPSO算法采用量子位对粒子当前位置进行编码,用量子旋转门实现对粒子最优位置的搜索,用量子非门实现粒子位置的变异以避免早熟.通过典型实际应用,结果表明采用这样新的DOA估计方法是切实可行的,而且精度高、运行速度快、稳定性好,具有很好的推广能力.     

一种改进的二维ESPRIT算法

针对二维旋转不变子空间算法(estimation of signal parameters via rotational invariance technigues,ESPRIT)在求解信号时协方差矩阵存在阵列冗余问题,提出一种改进后的二维ESPRIT算法。该算法利用阵列结构原理构造2个互相关矩阵,然后由合并的特殊大矩阵进行奇异值分解来估计信号子空间,最后利用2D-ESPRIT方法实现二维测向。该算法估计精度高,计算量小,通过空间平滑后既能对相干信号进行估计,也能同时估计非相干信号。     

基于MUSIC算法的矢量水听器阵源方位估计

矢量水听器阵的每个阵元同时测量声场中的声压量和质点振速的3个正交分量,相对于声压水听器阵来说,矢量阵获取声场中更多的信息.利用矢量阵所获得的速度场的信息可去除目标方位估计中的180°模糊.多重信号分类(MUSIC)算法是通过对数据协方差矩阵进行本征分解获得信号空间谱估计的方法.本文采用矢量水听器均匀线阵研究了利用MUSIC算法对声源进行方位估计,以提高对源方位的估计精度.仿真结果表明,在SNR=10dB的条件下,相对于常规波束形成器输出,MUSIC空间谱的主波束宽度锐化了30°左右,旁瓣降低了16dB左右,利用MUSIC算法可提高对源的定向精度及对多目标的分辨能力.     

半球共形阵列的两种虚拟变换方式性能对比

共形阵列的空域导向矢量通常不具有Vandermonde结构,使得适用于均匀线阵或面阵的快速高分辨空间谱估计方法不能直接应用于共形阵列中．借鉴阵列流形内插变换思想,分别建立了半球共形阵列到矩形阵列和十字阵列的两种变换关系,对比研究了虚拟矩形阵和虚拟十字阵在波达方向估计、自适应波束形成和运算复杂度方面的性能．理论分析与仿真实验明确了虚拟矩形阵和虚拟十字阵的适用条件,可为共形阵列的工程应用提供参考．     

一种快速二维虚拟ESPRIT算法

通过对二维虚拟ESPRIT信号参量估计算法的分析,提出了一种快速二维虚拟ESPRIT算法．理论分析表明二者的估计结果相同,但快速二维虚拟ESPRIT算法的计算复杂度低,并由计算机仿真实验进行了验证．