一种阵元位置误差条件下的DOA估计方法

针对存在阵元位置误差时多重信号分类(MUSIC)算法的信号波达方向(DOA)估计性能严重下降的问题,结合微粒群(PSO)算法,提出了一种在阵元位置误差情况下的DOA估计方法.该方法首先根据MUSIC算法原理拟合校准目标函数,然后运用PSO算法对函数进行寻优,再校准误差矩阵,最后利用MUSIC算法进行DOA估计.通过不同的参数设置条件下仿真结果比较,选择估计性能最好的一组作为PSO算法的关键参数设置,并对比了校准前后MUSIC算法的DOA估计性能.仿真结果表明:本文方法能够有效改善MUSIC算法的角度分辨能力.     

一种DOA估计中阵列的有源校准新方法

着重研究了DOA估计中由阵元间互耦、通道失配及阵元位置误差的综合影响引起的阵列流形误差的校准问题,通过测量得到的一组校准源的方向向量来估计阵列的校准矩阵和阵元位置．仿真证明此方法的有效性。     

线性接收阵列下LFM信号的检测与参数估计方法

针对微弱信号较难在通信侦察中检测和估计的问题,提出了基于线性阵列的信号检测和参数估计方法．该方法首先利用基于傅里叶快速算法的循环自相关方法实现了每一个阵元的能量积累,然后,对每一阵元循环自相关结果采用用非相干积累方法实现了信号的检测和参数估计．该方法计算复杂度低,实现简单,低信噪比下可有效实现信号的参数估计与检测．仿真实验证明了该方法的有效性．     

声矢量阵波束域宽带聚焦MUSIC算法

和阵元域处理相比，波束域处理具有计算量小，分辨信噪比门限低的优点．同时，声矢量传感器拾取了更多的声场信息，联合处理这些信息可以提高声呐的性能．把声压阵的波束域高分辨算法的思想和相干子空间方法(CSM)的思想引入到声矢量阵列信号处理，在Michael Zoltowsk提出的矢量阵的数学模型的基础上推导出了声矢量阵波束域宽带聚焦MUSIC算法，并作了计算机仿真研究，仿真的结果表明：基于矢量阵的波束域宽带聚焦MUSIC、算法无论是在分辨信噪比门限还是在角度分辨能力上都要优于声压阵波束域宽带聚焦MUSIC算法，而二者的计算量相当，和矢量阵阵元域宽带聚焦MUSIC算法相比，矢量阵波束域处理的计算量要远远小于阵元域处理。     

线阵相干源方位估计的波束域WSF算法实验验证

波束域加权子空间拟合（ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｓｕｂｓｐａｃｅ ｆｉｔｔｉｎｇ－－ＷＳＦ）算法保留了阵元域ＷＳＦ算法最佳的目标方位估计性能,而其运算量则有所降低。本针对声呐系统中常用的线阵,通过计算机模拟实验和消声水池物理仿真实验研究了波束域ＷＳＦ算法解相干信源的性能。计算机模拟结果表明波束域ＷＳＦ算法可在低至－８ｄＢ的信噪比上分辨半常规束宽的强相关等功率信源,而水池实验则进一步表明算法可分辨不等功率     

基于两直线阵组阵的稀疏阵型设计与性能分析

现有稀疏阵型设计主要基于嵌套阵与互质阵模型,但由于对两直线阵组阵的规律研究不充分,导致波达方向估计精度较低。为解决此问题,开展基于两直线阵组阵的稀疏阵型设计研究。首先,建立稀疏阵型阵元位置模型;然后,依次分析子阵阵元间距、子阵阵元数、子阵间距等参数与稀疏阵虚拟阵列孔径的关系;最后,给出在固定阵元数下,获取最大孔径的参数设置。通过性能分析,所提阵型可表示现有两直线阵组阵的稀疏阵型,验证了设计有效。同时,通过仿真实验证明,所提阵型可实现信源数大于阵元数的欠定估计并获得高精度的波达方向估计结果。     

互质阵列空洞中内插阵元的DOA估计算法

针对互质阵列差联合构造的虚拟阵元中空洞不可用而导致阵列最大可用自由度减少的问题,提出了一种新的互质阵列中添加天线的方法。该方法中内插最少的天线数使虚拟阵列达到最大可利用自由度,且内插天线数并不改变互质阵列的原始孔径大小,在相同信噪比情况下,实现更为精准的波达方向(DOA)估计。先找出虚拟阵元中空洞所处位置的规律,根据其规律,针对部分虚拟阵元空洞位置,在与之对应的互质阵列位置内插阵元天线,使得虚拟阵元中空洞均被填充,最终获取最大自由度的虚拟均匀连续阵元。采用ESPRIT算法,仿真结果表明:算法在DOA估计数、估计分辨率以及估计精度都得到了明显的改善。     

阵列误差对MUSIC算法性能的影响与校正

理论上分析了阵元增益误差和相位误差对基于子空间分解的MUSIC算法进行DOA估计性能的影响，在此基础上给出了一种基于最大似然估计的Toeplitz化通用自校正方法．该方法利用理想阵列协方差矩阵的Toeplitz性质，无需估计误差而可以对其作出补偿．仿真结果表明该方法不但可以减少MUSIC方法对阵列误差的敏感性，而且可以进一步降低其信噪比门限．     

基于差分和集相关的OFDM定时同步算法的改进

多径衰落信道中,同步技术是保证OFDM系统得以实现的关键环节。但目前已有的定时同步算法在多径衰落信道及低信噪比条件下性能尚不理想。为了改善定时同步的性能,本文在集相关和差分相关算法的基础上提出一种改进的定时同步方法。通过在集相关运算中利用多点相关和在组合算法中选择适当的加权系数,算法利用了两者在不同信噪比下的优点。改进的算法在较高信噪比的条件下不损失性能,在低信噪比环境下也可以准确定时。仿真结果表明,改进算法对符号定时位置的误判率更低,尤其在低信噪比时。并且,由于算法不依赖频偏估计,不受频偏对符号定时的影响。     

粒子群算法中参数的实验与分析

粒子群算法(PSO)中参数的选择是一个重要研究方向,参数的设置常依靠经验来确定,从而造成工作量大且难以得到最优的参数组合,影响了算法的使用.针对以上情况,本文使用3个测试函数对粒子群算法和收缩因子方法(CFM)中的收缩因子、速度约束和种群规模等重要参数进行了系统的实验和分析,并且提出了参数取值策略.实验证明本文提出的参数取值策略能明显地改进PSO算法性能,具有一定的实用价值.     

一种用于宽带信号测向的新算法

在基于子空间方法的宽带信号测向算法中，聚焦矩阵的构造对测向性能有着重要的影响．本文给出了求聚焦矩阵的一类方法，聚焦前后阵列信噪比没有任何损失．通过对聚焦后的协方差矩阵进行特征值分解，然后进行一维谱峰搜索，获得宽带辐射源来波方向的估计值．把本文算法应用到均匀线阵上，仿真实验结果证明了算法的有效性，并且给出了方向估计精度、分辨率与信噪比、快拍数、相对带宽之间的关系．     

一种特殊阵列实现DOA估计的方法

提出了一种基于特殊阵列形式实现DOA估计的方法，在均匀线性阵列（ Uniform Linear Array, ULA）上增加一个阵元，将阵元放在特定的位置，得到一组特殊的阵元组合，打破了均匀线阵中导向矢量的周期性，成功地避免了角度估计模糊．此外，该方法在同等硬件资源的条件下，得到了更多阵元组合，可以获得更高的阵列方位分辨率．提出了一种适用于新阵列结构的矩阵分块空间平滑算法，利用其导向矢量的局部周期性将其数据协方差矩阵分块空间平滑后，重新组合得到修正后的数据协方差矩阵，实现了相干信号源的DOA估计.     

MIMO雷达最小冗余垂直阵列设计方法

针对MIMO雷达垂直阵列的稀疏优化问题,利用数学理论中差基和差集的性质,根据二者的线性组合选择阵元位置,提出了一种使收发阵元形成的虚拟阵列冗余度最小的设计方法．通过仿真验证了该方法的有效性．仿真结果表明,用该方法所得收发阵元形成的虚拟阵列的分辨率高于采用满阵的垂直阵列MIMO雷达以及传统面阵雷达;采用最小冗余垂直阵列的性能优于按满阵设计的垂直阵列．该设计方法所得阵列的性能优势有一定工程实用价值．     

基于矢量阵的自初始化MUSIC方位估计算法

MUSIC空间谱估计突破了常规波束形成中的锐利限,能够对目标进行高精度方位估计.探讨了MUSIC算法在矢量阵上的应用,给出了矢量线阵MUSIC噪声子空间谱估计表达式,利用单个矢量阵元的阵簇估计提供的初始参数,对MUSIC噪声子空间谱进行迭代搜索谱峰实现目标的方位估计,用以提高目标方位估计的精度.对单目标和双目标方位估计进行了仿真研究,在文中的仿真条件下,当满足信噪比大于5dB的条件时,可对目标方位进行较好估计.研究结果表明,通过单个矢量阵元阵簇得出的目标方位估计精度较差,而迭代搜索MUSIC谱峰方法提高了方位估计精度.     

前后向空间平滑对相关信号源的DOA估计性能

提出一种实用的前后向空间平滑(RFBS)算法,从理论上定量分析了统计意义下子阵数目与前后向空间平滑算法解相关性能的关系.理论分析表明,采用该算法后,可明显降低相关信号源的相关系数,且该方法不破坏非相关信号源的独立性.计算机仿真了在总阵元一定的情况下,子阵数目与相干信号源数目分辨概率在不同信噪比下的相互关系,并验证了算法的有效性.     

利用有效信息的粒子群优化算法

为了进一步提高粒子群优化(PSO)算法的性能,分析了PSO算法的信息共享机制及由个体最优位置构成的平衡点的作用,探讨了一个好的平衡点应满足的条件.在此分析基础上,根据对粒子邻域个体最优位置的不同利用方式,提出了两种利用有效信息的PSO(EIPSO)算法形式:EIPSO-1与EIPSO-2.EIPSO1算法中粒子的平衡点由性能不差于粒子当前位置的邻域个体最优位置组成,EIPSO-2中粒子的平衡点由粒子群中性能不差于当前粒子个体最优位置的粒子个体最优位置组成.EIPSO既充分利用了优秀邻域个体的信息,又避免了较差邻域个体的负面影响.5个测试函数的仿真结果及与其他PSO算法的比较结果验证了新算法的有效性.     

利用最小冗余对称阵列的近场源定位算法

在阵元数目有限的情况下,针对近场源定位中的阵列孔径和阵元数损失问题,文中突破阵元间距为1/4波长的限制,提出了基于最小冗余对称阵列的协方差矩阵重构算法．该算法构建只与方位角有关的四阶累积量矩阵,通过多重信号分类算法来估计信号方位角;然后根据估计出的信号角度在距离维上进行搜索,估计出距离参数．该算法扩展了阵列的孔径,提高了阵列的自由度．仿真结果表明,该算法可以估计更多的信源数目,拥有较高的估计性能和空间分辨率,且只需进行一维搜索,避免了二维参数配对．     

大气波导中多径信道的参数研究

针对海上大气波导环境中电磁波的多径传播特性,基于容量有限的Markov生灭过程得到了大气波导中到达接收站的射线径数．根据差分时延试验数据的近似瑞利分布提出了大气波导中的三参数模型,基于最小方差准则确定了模型参数．利用MUSIC算法对多径到达角进行最佳估计,数值仿真结果表明MUSIC算法极大地提高了到达角位置处的信噪比．     

基于最大输出SINR波束形成的最优稀疏阵列设计

传统自适应波束形成仅通过优化阵列激励权值来提高波束形成性能,忽略了阵元位置对其性能的影响。为进一步提高自适应波束形成的性能,提出一种新的自适应波束形成算法,旨在一定阵元个数及阵列孔径下,联合优化阵元激励和位置以使得输出信干噪比(SINR)最大。首先分析推导在最小无失真方差响应(MVDR)准则下阵元位置和阵列输出SINR之间的关系,其次建立阵元位置和阵列输出SINR的函数关系式,并将其转化为二元整型优化问题,最后利用一种改进的遗传蜂群算法对模型进行求解。阵列排布决定波束形成的性能上限,相比传统波束形成,在优化阵元激励权值基础上对阵元位置进行优化,进一步提高自适应波束形成的性能,减少硬件开销。仿真结果也验证所提算法的有效性。     

基于循环自相关的PSK信号盲参数估计新方法

推导了PSK信号的循环自相关函数．建立了一个基于循环自相关函数的统计量。提出了一种在没有先验信息的情况下．利用该统计量对PSK信号的载频和码速率两个参数进行盲估计的新方法．该方法可采用傅里叶快速算法来计算循环自相关函数的延迟切片．因此计算复杂度低，实现简单．此方法不需要多维搜索．且适用于低信噪比情况．仿真实验对该盲参数估计方法性能进行了评估，实验结果证明了该方法的有效性．