基于累积量的互耦误差下相干信号DOA估计

在高斯色噪声和阵列互耦误差背景下,针对相干信号源和非相干信号源并存的问题,提出了一种准确估计信号源到达角(DOA)的算法。首先,采用辅助阵元法将互耦误差从阵列流形中分离;然后结合空间平滑技术和四阶累积量构建平滑矩阵,实现对高斯噪声的抑制和对信号的解相干;最后使用ESPRIT算法获得信号源的来波方向。仿真结果表明,文中算法有效解决了阵列互耦和信源相干的影响,在高斯白噪声和高斯色噪声环境下均能精确地估计DOA。     

多径条件下均匀线阵DOA估计及互耦误差自校正

针对多径信道环境下存在互耦误差的均匀线阵,提出了一种联合波达方向估计及互耦 误差自校正算法。在不改变阵列互耦误差的条件下,首先利用虚拟阵列平移预处理方法,将 相干信源协方差矩阵恢复到满秩。进而利用互耦误差的对称Toeplitz特性,基于子空间原理 构造一代阶函数,采用秩损的方法得到互耦误差条件下的DOA估计及阵列互耦误差。数值仿 真结果表明,该算法具有良好的DOA估计性能与互耦误差自校正性能。     

基于Y型阵的互耦矩阵与DOA的同时估计方法

基于均匀间隔的Y型阵列,提出了一种自校正算法用于非相干源的DOA估计和阵元间的互耦校正,且无需任何方位已知的校正源.自校正算法利用均匀线阵互耦矩阵的对称Toeplitz性和带状特性,无需任何互耦信息的条件下可以精确估计信源DOA和阵列的互耦矩阵,从而实现阵列的自校正,并进行了参数的模糊性分析.仿真结果验证了提出的自校正算法具有分辨力高、计算量小以及校正精度高的特点.     

阵列互耦条件下相干信源DOA估计算法研究

针对阵列互耦条件下相干信源到达方向（DOA）估计的问题,利用均匀线阵互耦矩阵的带状循环特性及对称Toeplitz性,提出了一种基于改进的空间平滑算法的信源DOA估计算法。该算法无需阵元的互耦参数信息,只需一维谱峰搜索,避免了通常多参数联合估计的多维非线性搜索及迭代运算;由于采用改进的空间平滑算法,所以该算法具有很好的统计估计性能。计算机仿真结果验证了该算法的正确性和有效性。     

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。     

多子阵互耦条件下的一维波达方向估计及互耦自校正

该文研究多子阵(multiple subarrays)阵元互耦条件下的波达方向(DOA)估计,假设阵列由多个位置已知的均匀线阵(ULA)组成,但线阵阵元间存在互耦效应。利用均匀线阵互耦矩阵的带状、对称Toeplitz性及多子阵互耦矩阵的块状对角特性,提出了一种解耦合波达方向估计及互耦自校正算法。该算法在未知阵元互耦参数的情况下,可准确估计出信源的波达方向。另外,算法在精确估计波达方向的同时,还可准确估计出阵元间的互耦系数,实现多子阵的互耦自校正。算法的波达方向估计只需一维谱峰搜索,避免了通常多参数联合估计的多维非线性搜索及迭代运算,可明显减小算法运算量。文中讨论了算法参数可辨识性的必要条件,并分析计算了多参数联合估计的克拉美-罗界(CRB)。理论分析及蒙特卡罗仿真结果表明,该算法具有计算量小、DOA估计分辨力高、互耦校正效果好等优点。     

多子阵互耦条件下的一维波达方向估计及互耦白校正

该文研究多子阵（multiple subarrays）阵元互耦条件下的波达方向（DOA）估计,假设阵列由多个位置已知的均匀线阵（ULA）组成,但线阵阵元间存在互耦效应。利用均匀线阵互耦矩阵的带状、对称Toeplitz性及多子阵互耦矩阵的块状对角特性,提出了一种解耦合波达方向估计及互耦自校正算法。该算法在未知阵元互耦参数的情况下,可准确估计出信源的波达方向。另外,算法在精确估计波达方向的同时,还可准确估计出阵元问的互耦系数,实现多子阵的互耦自校正。算法的波达方向估计只需一维谱峰搜索,避免了通常多参数联合估计的多维非线性搜索及迭代运算,可明显减小算法运算量。文中讨论了算法参数可辨识性的必要条件,并分析计算了多参数联合估计的克拉美-罗界（CRB）。理论分析及蒙特卡罗仿真结果表明,该算法具有计算量小、DOA估计分辨力高、互耦校正效果好等优点。     

基于旋转不变子空间均匀圆阵互耦自校正算法

针对均匀圆阵互耦自校正问题,提出了一种基于旋转不变参数估计(ES-PRIT)技术的互耦自校正算法。通过模式空间转换技术将互耦影响下的均匀圆阵流型向量近似等效为存在幅相误差的虚拟均匀线阵流型向量,并且该幅相误差矩阵满足中心对称性。利用该性质并结合ESPRIT技术分别给出了信源方位和互耦向量的闭式解。为了减少模式空间转换偏差的影响,基于Belloni方法,给出了一种互耦影响下抵消模式空间转换偏差的方法。仿真实验验证了新算法的有效性。     

一种互耦条件下多径信号的2D DOA估计方法

在均匀圆阵的阵列结构下,提出了一种互耦条件下相干多径信号的2D DOA估计方法,该方法基于RARE降秩理论,首先对多径相干源进行去相干处理,并对与俯仰角相关的互耦矩阵进行补偿,然后将圆阵导向矢量转换成新的波束空间阵列流型,同时将俯仰角与方位角变量构造到两个独立的函数中去,实现在互耦未知的情况下用求根的方法估计出方位角,再根据俯仰角向量函数与噪声零空间的关系通过1D参数搜索得到俯仰角的估计,最后再与方位角配对,得到2DDOA估计结果.整个估计过程仅需要1D参数搜索,不需要预先知道空间信源个数及相关性,俯仰角与方位角能正确配对,克服了RARE算法中2D DOA伪估计问题,没有孔径损失,计算量较RARE算法增加不大.仿真结果验证所提方法的有效性.     

基于MUSIC迭代法的互耦误差校正

针对阵元之间存在互耦误差,阵列流型会出现一定程度的偏差和扰动的问题,提出了基于MUSIC(MUlti-ple SIgnal Classification)迭代法的互耦误差自校正算法及在互耦误差条件下的DOA(Direction of Arrival)估计算法。利用MUSIC迭代法对波达方向和互耦误差同时进行估计。该算法能够在互耦误差存在的情况下,有效地估计出波达方向和互耦矩阵,仿真实验证明了该算法的有效性。     

多径环境下阵列波达方向估计及互耦校正

在阵列信号处理的研究中,多径环境会降低接收机的定位精度,传统的多重信号分类算法的性能会大大降低,空间平滑算法能有效地进行解相干。当阵列天线存在互耦效应时,传统的空间平滑算法的测向性能会大大下降。针对多径环境下的均匀线阵,利用互耦矩阵的复对称带状的结构特点,结合空间平滑算法,提出了一种可以进行互耦校正的波达方向估计算法。该算法通过求解线性约束下的二次规划问题,利用谱峰搜索得到入射信号的DOA。数值仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于协方差匹配技术的互耦和幅相误差联合校正算法

 提出了基于协方差匹配技术的均匀线阵互耦和幅相误差联合校正算法.首先,根据协方差匹配技术中的目标函数和均匀线阵的误差模型,设计了一种交替迭代算法用以实现各种参数的优化计算.接着,为了避免该算法中的每轮循环迭代都需要进行波达方向估计这一复杂环节,利用理想条件均匀线阵协方差阵的Toeplitz性,给出了另一种改进型交替迭代算法用以减少计算复杂度.与基于子空间技术的阵列误差校正方法相比,文中的两种新算法可直接利用信源的统计特性,并且适用于不同的高斯噪声模型(例如噪声功率不一致),仿真实验验证了新算法的有效性和优越性.     

DOA estimation of wideband sources using a harmonic source modeland uniform linear array

We consider the problem of estimation of the DOAs of multiple wideband sources incident on a uniform linear array (ULA) in the presence of spatially and temporally white Gaussian noise (WGN). The approach presented builds up on the IQML algorithm suggested by Bresler and Macovski (1986) for the case of narrowband DOA estimation. It is shown that the concept of an ARMA model for the observed data vector for the narrowband case can be generalized to model an appropriately stacked, space-time data vector obtained by combining the space-time samples. The coefficients of the corresponding 2-D predictor polynomial can be used to represent the null subspace of the wideband array steering matrix, and rooting of the polynomial at each frequency, separately, gives the DOA estimates. These separate estimates at multiple frequencies are combined into a single DOA estimate in a least squares sense. This leads to the formulation of an IQML like procedure for the spatial parameter estimation of wideband sources. Like its narrowband counterpart, the proposed approach is applicable to both noncoherent and coherent sources. The performance of the proposed method is studied via extensive computer simulations and by comparison with the Cramer-Rao bounds     

均匀线阵互耦矩阵非Toeplitz条件下的DOA估计

理想条件下,均匀线阵的互耦矩阵可用一带状、对称Toeplitz矩阵进行建模。然而实测数据表明,均匀线阵的互耦矩阵具有对称性,但不具有Toeplitz性,此时仍按理想情况建模,会导致DOA估计不准甚至完全失效。基于RBF神经网络,提出了互耦矩阵非Toeplitz条件下的DOA估计方法。算法利用了信号协方差矩阵的对称性和对角线元素不含信号DOA信息的特点,取协方差矩阵的上三角的元素作为网络输入,不仅减少了网络的输入数,同时还提高了与阵列法线夹角60°外的DOA估计精度。实验仿真结果验证了算法的有效性。     

Direction finding and mutual coupling estimation for bistatic MIMO radar

An algorithm for joint direction-of-departure (DOD) and direction-of-arrival (DOA) estimation in the presence of unknown mutual coupling for bistatic MIMO radar is presented. Based on the special structure of the coupling matrix of uniform linear array (ULA), the angles can be estimated directly by two one-dimensional searches without the knowledge of the mutual coupling matrices. Then the mutual coupling coefficients of the transmitter and the receiver can be solved in closed-form by utilizing the obtained DODs and DOAs, respectively. Numerical examples are given for demonstrating the effectiveness of the proposed method.     

基于空间特征的多用户循环累量域波达方向估计算法

本文提出了一种基于空间特征的多用户相干源ＤＯＡ估计算法。该算法构造了循环累量域窨特征矩阵,通过对空间特征矩阵的特征分解估计多用户信号的空间特征,并利用前后向平滑空间特征协方差矩我用户信号的ＤＯＡ。理论分析表明：该算法能估计共信道多用户相干信号的ＤＯＡ,并自动分组。它的另一个特点是具有ＤＯＡ估计的选择性。     

On the Resiliency of MUSIC Direction Finding Against Antenna Sensor Coupling

Many classical direction of arrival (DOA) estimation algorithms suffer from sensitivity to sensor coupling. By applying a group of auxiliary sensors in a uniform linear array (ULA), we prove the resiliency of the MUSIC direction finding algorithm against array sensor coupling. We show that the performance of MUSIC algorithm under antenna array with unknown coupling can be very close to the case with known coupling. We can also estimate the mutual coupling coefficients before refining the DOA estimates by utilizing an extended sensor array. Moreover, our analysis on the effect of mutual coupling in direction finding illustrates the existence of some blind angles which should be avoided when the array is designed. Our simulation results corroborate our analysis.     

互耦条件下均匀线阵DOA盲估计

阵元间存在互耦时,经典的波达角(DOA)估计算法性能急剧下降甚至失效。针对互耦条件下均匀线阵DOA估计问题,该文提出一种基于盲源分离的DOA盲估计算法。首先,利用源信号的统计特性,由盲源分离方法估计广义阵列流形矩阵;然后,利用均匀线阵互耦矩阵带状、Toeplitz矩阵的特点,将DOA估计问题转化为多个可分离非线性最小二乘问题,由多个1维频域搜索得到DOA的估计。该算法无需高维搜索或多维迭代,对互耦自由度要求更低,互耦自由度未知时仍旧适用,稳健度高。数值仿真验证了该文算法的有效性。