冲击噪声环境下的快速实值算法

在冲击噪声环境中,包括MUSIC、ESPRIT和MNM在内的传统DOA算法估计性能急剧下降甚至失效,因此出现了一些基于分数低阶矩的稳健性算法,例如ROC-MUSIC和FLOM-MUSIC等。虽然在冲击噪声环境下,这些稳健性算法具有很好的工作性能,但是这些算法需要进行计算量较大的复数特征分解,从而不适宜实现DOA的快速有效估计。为了解决这一问题,提出了一种快速实值算法(FRA),由于该算法可在实数域工作并且不需要进行特征分解,所以它的计算量远小于现有算法,在同等条件下更有利于快速地估计DOA。计算机仿真证明该算法具有优良的DOA估计性能,适宜在冲击噪声环境下应用。     

脉冲噪声下多伯努利滤波的单声矢量DOA跟踪

针对单声矢量传感器(Acoustic vector sensor, AVS)脉冲噪声环境下的多声源波达方向(Direction of arrival, DOA)跟踪问题,利用α稳定分布能更好地建模脉冲噪声的性质,提出α稳定分布下的多伯努利DOA跟踪算法。由于α稳定分布不具有有限协方差,该算法采用分数低阶距(Fractional Lower Order Moment, FLOM)代替协方差矩阵,对FLOM进行特征分解构造噪声子空间,生成FLOM MUSIC空间谱函数作为多伯努利滤波器的伪似然函数,并对其指数加权,改善了传统似然函数的发散和平坦问题,使得粒子的重采样更有效。该算法的优点是不需要预先知道声源个数,利用先验信息和当前量测信息可以直接对当前声源进行跟踪。仿真结果表明,该算法能有效跟踪脉冲噪声环境下单一AVS声源的数目和状态。      

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.     

α稳态分布噪声下单基MIMO雷达DOA估计

MIMO雷达实际中的噪声通常是没有二阶以上的矩的α稳态分布冲击噪声,基于二阶或更高阶累积量的常用角度估计算法很难实现目标DOA估计。为此,提出了一种基于FLOM-RC-MUSIC算法的MIMO雷达DOA方法,通过利用匹配滤波后数据先进行降维处理,减小了算法的运算复杂度,再构造分数低阶协方差矩阵实现对冲击噪声的有效抑制,弥补了传统的处理算法不适用于冲击噪声的缺陷,增强了噪声子空间估计算法的稳健性。     

冲击噪声下基于子空间拟合的DOA估计新算法

研究了在对称α稳定分布(Symmetric α-stable,SαS)冲击噪声背景下的基于子空间拟合的多目标DOA估计算法.由于SαS冲击噪声造成传统DOA算法性能下降,提出了基于分数低阶矩统计量的FLOM-SSF/NSF算法和Screened Ratio原理的SR-SSF/NSF算法.计算机仿真表明两种算法都能有效地改善SαS型冲击噪声对DOA估计的影响,有更好的稳健性,其中SR-SSF/NSF算法性能略好于FLOM-SSF/NSF算法.     

脉冲噪声下基于相关熵的相干分布源DOA估计新方法

针对复杂电磁环境下被动无线监测定位问题,该文提出广义相关熵的概念,推导了广义相关熵的性质,用以抑制阵列输出信号中的脉冲噪声。为了实现脉冲噪声环境下相干分布源中心DOA和扩散角的联合估计,提出基于广义相关熵的DOA估计新方法,并证明了该方法的有界性。为进一步提升算法的鲁棒性,推导了一种仅依赖阵列输出信号的自适应核函数。仿真结果表明,该算法能够实现脉冲噪声环境下相干分布源参数的联合估计,相比已有算法,具有更高的估计精度和鲁棒性。     

一种适用于异步DS-CDMA系统的低复杂度DOA估计算法

针对异步DSCDMA系统的多用户环境,该文提出了一种低复杂度的DOA估计算法。该算法首先去除多址干扰及噪声项的影响,并构造出一组包含有感兴趣信息的相关阵;然后采用传统的MUSIC算法即可从这些矩阵中准确地估计出各DOA信息。算法具有计算量小,估计精度高等优点。仿真实验验证了算法的有效性。     

空间非平稳噪声下的宽带DOA估计算法

投影子空间正交性测试(TOPS)法是利用子空间的正交性实现宽带信号DOA估计,而在空间非平稳噪声环境下子空间的正交性条件不再满足,尤其是在低信噪比或低快拍条件下子空间估计将出现较大误差,TOPS算法性能将急剧下降。针对该问题,提出了一种空间非平稳噪声下宽带DOA估计算法。该算法首先通过构造特殊对角矩阵将噪声从数据协方差矩阵中剔除,从而克服非平稳噪声对DOA估计的影响;然后利用平方TOPS法实现宽带信号DOA估计,消除了传统TOPS算法中的伪峰。该算法适用于空间非平稳噪声背景及低信噪比环境,提高了对角度相近目标的分辨性能;仿真实验表明了该算法的有效性。     

冲击噪声环境中的联合对角化波达方向矩阵法

针对对称α平稳(SαS)噪声环境中信号源的高分辨二维波达方向(DOA)估计问题,提出了一种新的联合对角化(JD)分数低阶矩(FLOM)-DOA矩阵方法.构建了一种特殊的阵列结构,把其分为三个子阵,然后通过联合对角化获得信号的二维角估计.新方法不仅保持原协变异DOA矩阵方法无需二维谱峰搜索和参数配对等优点,还较好地解决了一维角度兼并问题.仿真结果表明,新方法优于协变异DOA矩阵法.     

空间非平稳噪声下圆阵的DOA估计

提出了空间非平稳噪声环境下基于圆阵的DOA估计算法.针对噪声为空间非平稳的情况,通过有效估计的加性色噪声相关矩阵对阵列数据相关矩阵进行预白化处理,克服了空间非平稳噪声对空间谱估计的影响误差,进而实现了非平稳噪声环境下圆阵DOA的精确估计,计算机仿真结果证实了该算法的正确性和有效性.     

脉冲噪声下基于广义类相关熵的DOA估计新方法

针对基于分数低阶统计量波达方向估计方法的局限性,受相关熵概念的启发,本文提出广义类相关熵（GCAS）的概念和相应的波达方向估计新方法。计算机仿真结果表明,在Alpha稳定分布噪声环境下,本文提出的基于GCAS的MUSIC波达方向估计方法比基于分数低阶统计量的MUSIC方法在抗噪声特性和多源信号分辨特性等方面具有更好的性能。      

基于非圆信号的MUSIC算法性能研究

传统DOA估计算法不能处理多于阵元数的信号源,而且估计精度也不能满足一些高估计精度的场合,近年来基于非圆信号的DOA估计算法由于其优良的估计性能,受到越来越多的关注。依据非圆信号的DOA估计数学模型,研究了基于非圆信号的MUSIC算法。通过软件仿真,将基于非圆信号的MUSIC算法的各项性能进行了仿真。结果表明,该算法的估计性能比传统MUSIC算法有了明显的提高。     

脉冲噪声下基于分数低阶矩的MQAM信号载频与符号率联合估计

针对传统MQAM信号载频与符号率估计算法在脉冲噪声下性能不佳甚至失效的问题,该文结合分数低阶矩与共变理论,推导了MQAM的分数低阶循环谱密度函数,并分析了升余弦脉冲成型条件下的MQAM信号循环谱特征。将分数低阶矩引入离散频域平滑谱(DFSM)估计。提出了一种基于分数低阶矩的MQAM载波频率与符号率联合参数估计算法,采用相邻谱切面求平均的方法,有效的避免了由于分辨率不足造成估计误差。仿真实验结果表明,与二阶DFSM循环谱估计算法相比,本文算法不仅能够抑制脉冲噪声的影响,而且在较为恶劣的噪声条件下均能有效的估计MQAM信号的载频与符号率,具有更好的抗干扰能力与适用性,适用于不同调制阶数的MQAM信号。      

Blind DOA and polarization estimation for polarization-sensitive array using dimension reduction MUSIC

A novel blind direction-of-arrival (DOA) and polarization estimation algorithm for polarization-sensitive uniform linear array using dimension reduction multiple signal classification (MUSIC) is proposed in this paper. The proposed algorithm utilizes the signal subspace to obtain an initial estimation of DOA, then estimates more accurate DOA through a one-dimensional (1-D) local searching according to the initial estimation of DOA, and finally obtains polarization parameter estimation via the estimated polarization steering vectors. The proposed algorithm, which only requires a one-dimension local searching, can avoid the high computational cost within multi-dimensional MUSIC algorithm. The simulation results reveal that the proposed algorithm has better DOA and polarization estimation performance than both estimation of signal parameters via rotational invariance technique algorithm and trilinear decomposition algorithm. Furthermore, the proposed algorithm can be suitable for irregular array geometry, obtain automatically paired multi-dimensional parameter estimation, and avoid multi-dimensional searching. Simulation results verify the effectiveness of the proposed algorithm.     

Nested planar array: configuration design,optimal array and DOA estimation

Nested array enables to enhance localisation resolution and achieve under-determined direction of arrival (DOA) estimation. In this paper, we improve the traditional nested planar array to achieve more degrees of freedom (DOFs) and better angle estimation performance. The closed-form expressions for sensor positions of the improved array are given and the optimal array configuration for largest available DOFs is derived. Meanwhile, a computationally efficient DOA estimation algorithm is proposed. Specifically, we utilise two dimensional Discrete Fourier Transform (2D DFT) method to obtain the coarse DOA estimates; Subsequently, we achieve the fine DOA estimates by 2D spatial smoothing multiple signals classification (SS-MUSIC) algorithm. The proposed algorithm enjoys the same estimation accuracy as SS-MUSIC algorithm but with lower complexity because the coarse DOA estimates enable to shrink the range of spectral search. In addition, estimation of the number of signals is not required by 2D DFT method. Extensive simulation results testify the effectiveness of the proposed algorithm.     

基于非圆信号波达方向估计的最大似然算法

现有的非圆信号波达方向(DOA)估计算法基本都是子空间分解类的,如NC-MUSIC、NC-ESPRIT算法等。基于子空间拟合类的非圆信号DOA估计算法研究的不多。文中依据非圆信号的DOA估计数学模型,提出了基于非圆信号的DOA估计最大似然算法。通过计算机仿真,将基于非圆信号的最大似然算法与常规最大似然算法及基于非圆信号的MUSIC算法进行了性能比较。结果表明,该算法提高了方位估计的估计性能,对于估计精度要求很高、用户比较密集的场合,能发挥很大的作用。     

基于EM算法的宽带信号DOA估计及盲分离

本文提出了一种基于EM算法的宽带信号DOA估计与盲分离方法.首先将宽带混合信号转换到频域,然后综合利用带宽内所有频点信息建立似然函数,在此基础上推导出宽带条件下的EM迭代式,从而实现宽带信号DOA及波形的联合估计.并且本文通过分析EM算法的收敛性,自适应的设定角度搜索空间,提高了算法的运算效率.与传统方法相比,本文方法运用的有效信息更多,因此,其在DOA估计精度及波形恢复性能方面都更有优势.仿真实验表明了该算法的有效性.     

基于矢量传感器MIMO雷达的发射极化优化DOA估计算法

针对常规矢量传感器MIMO雷达没有利用发射极化信息导致波达方向(DOA)估计精度较差的问题,该文提出一种克拉美罗界(CRB)最小化的发射极化优化算法。首先建立矢量传感器MIMO雷达的接收信号模型;然后分析固定发射极化矢量传感器MIMO雷达DOA估计算法的不足;接着推导任意发射极化状态下的CRB,计算最小CRB对应的极化状态;最后利用该优化极化状态采用固定极化DOA估计算法得到DOA估计。该算法的DOA估计精度高于固定极化DOA估计算法。且该算法的2维DOA估计可自动配对,发射电磁矢量传感天线位置可任意。仿真结果证明了该算法的有效性。