基于快速子空间分解的宽带非相干DOA估计快速算法

总结了快速子空间分解在窄带阵列到达角估计中的应用,给出了几种构造参考信号的方法。将快速子空间分解与宽带非相干信号子空间方法相结合,得到了宽带到达角估计快速方法。在性能基本保持不变的同时,新方法大大降低了运算量。仿真结果证明了算法的有效性。     

混合信源背景下的DOA估计分步改进算法

信号在传输过程中会产生多径和电磁干扰,到达天线阵列后会同时存在非相干和相干信源,针对这种情况,文中提出了一种分步估计到达角的改进算法。该算法首先利用MUSIC算法估计非相干信源的到达角,然后在信号协方差矩阵中分离出相干信源的协方差矩阵,只对相干信源进行空间平滑估计出相干信源到达角。相比传统空间平滑算法,该算法在保持良好到达角分辨力的同时,减小了对天线阵列数的要求,在低信噪比时拥有更精确的估计能力。     

利用空间时频分布实现宽带FM信号2-D到达角估计

提出了一种新的宽带FM信号二维到达角估计方法。本算法将L型天一阵两个臂的空间时频分布矩阵分别进行相干信号子空间平滑处理，并用子窨 方法实现方位和俯仰角估计，计算机仿真证实了算法的有效性。     

频率、二维到达角和极化联合估计

在宽频段内多信号多参量联合估计已成为许多研究课题,例如,。未知辐射源识别,有效对消等等的重要研究内容,信号频率与二维到达角、二维到达角与极化的联合估计已开展研究,但信号频率二维到达角和极化联合估计的研究尚未见报导,本文提出了利用交叉偶极子平面阵和ＥＳＰＲＩＴ算法实现频率、二维到达角和极化联合估计的新方法,分析了算法结构,计算机模拟结果证实了算法的有效性。     

多径信号到达角和时延高分辨联合估计算法

本文提出了一种新的高分辨高精度的多径信号到达角和时延联合估计算法.该方法通过对多径信号与参考信号进行相关处理,再根据PRO-ESPRIT算法的思想,实现了DOA(Direction-Of-Arrival)估计;并对相关延迟向量进行变换,从互功率谱相位中提取时延信息,完成了高分辨的TOA(Time-Of-Arrival)估计.最后,本文推导了频域模型下到达角和时延联合估计的Cramer-Rao下界.并将通过仿真对本算法的性能进行了评估.     

智能射频通信中的快速虚拟DOA算法

在智能射频通信中,通常需要利用信源到达角(DOA)信息来实现对期望信号的有效波束形成,然而这些DOA信息一般是根据相应算法估计得到.当入射信号较多时,基于信号非圆特性的稳健性算法由于对阵列孔径进行了虚拟扩展,故能得到良好的DOA估计.尽管如此.非圆算法需要进行计算量较大的复数特征分解,不利于实现DOA的快速有效估计.为此文中提出了一种计算量远小于现有算法的快速虚拟算法(FVA).FVA可以通过虚拟协方差矩阵的数据来直接构造信号子空间,因此它不需要进行特征分解,就能快速有效地对信号的DOA信息进行估计.理论分析与仿真试验结果表明,在同等条件下与现有非圆算法相比,新算法能以更小的计算量来获得良好的DOA估计性能,故更具应用价值.     

基于空间平滑多重信号分类算法的低角目标探测

基于阵列信号处理的目标回波到达方向（DOA）估计算法具有分辨力强、估计精度高、抗干扰能力强的特点，是目标测向的研究热点。多重信号分类（MUSIC）算法就是基于阵列信号处理的目标测向算法之一，传统的多重信号分类算法假设目标回波是互不相关的，这导致其应用效果受到较大的限制。在传统多重信号分类算法的基础上，采用空间平滑多重信号分类算法进行目标回波解相干处理，推导给出了估计目标回波到达角度的表达式以及该算法的实现流程框图，并结合数值模拟结果以及实际应用场景对该算法的优缺点进行了对比分析。空间平滑多重信号分类算法在低角目标探测、单目标多径问题、多目标到达角度与多目标数量估计等方面具有一定优势。     

MUSIC及其改进算法的研究与实现

研究了用于阵列信号处理领域的重要分支,即信号到达角估计的几种MUSIC算法。阐述了经典MUSIC算法、前后向空间平滑MUSIC算法、改进MUSIC算法的原理。采用Matlab进行的仿真表明,经典MUSIC算法对于非相干信源的到达角估计具有良好的性能,但不能用于相干信源的到达角估计;前后向空间平滑MUSIC算法使可估计信源数减小、计算复杂度较高;改进MUSIC算法性能最好,不影响非相关信源的估计,也无明显计算量增加。几种算法在到达角估计中有各自的优缺点。     

基于互Wigner-Ville分布的到达角估计

研究了对线性调频信号的到达角估计;提出了基于互Wigner-Ville分布(XWVD)估计信号到达角的方法.通过时频分布,在时频面上进行信号预分选;根据XWVD时频脊点上的相位获得信号时延,从而获得信号到达角.该算法可实现多信号分辨,也可实现对时变频率信号的到达角估计.计算机仿真结果证实了该算法的有效性.     

基于ES-DOA估计的室内非法信号源定位方法

针对室内非法信号源定位应用的特点,提出一种基于到达方向(DOA)估计的无源定位方法。采用具有解相干能力的基于特征空间的到达角(ES-DOA)估计算法估计来波到达角度空间谱和对应的信号功率;采用一种新的直达路径集成搜寻算法判断信号的直达路径方向,并通过交叉测量法估计非法信号源的位置。仿真实验表明,ES-DOA算法在处理相干阵列信号时,具有高分辨力和较强的抗噪声能力,提出的直达路径识别算法能够在不同室内环境中准确识别信号的直达路径方向,具有较强的鲁棒性。研究证明,该定位方法具有较强的系统可实现性,既能单站定位,又可多站协同工作,部署方便,使用灵活,是一种有效的室内非法信号源定位解决方案。     

基于差分时间平滑的多径信号DOA估计

针对移动通信环境中,多径信号与独立信号共存的混合信号模型DOA估计问题,依据差分方法与时间平滑原理,提出一种改进的DOA算法。该算法增加了可分辨信源个数,同时提高了相干信源DOA估计的性能,仿真实验证明,该算法在混合信号模型下解相干性能优于传统空间平滑法。     

基于虚拟阵列的二维稀疏阵列相干源DOA估计

波达方向DOA估计是雷达阵列信号处理的一个重要方向,传统的MUSIC算法对均匀阵列条件下独立信号源的估计有很强的适应性,但实际的雷达工作中,稀疏布阵下多相干源测角是一个经常出现的应用场景。文中针对二维稀疏阵列的相干源测角,提出了一种基于虚拟阵列的相干源DOA估计方法。该方法利用虚拟阵列内插的方法,将一个任意二维稀疏阵列内插为一个均匀面阵,再通过二维空间平滑方法对相干源进行测角,能够同时获得信号的方位角和俯仰角信息。稀疏面阵和稀疏圆阵的仿真实验结果表明,该方法可以有效的解决二维稀疏阵列的相干源测角问题。     

一种基于空域滤波的空间临近相干源角度估计方法

相干源常见于存在多径的场景,如何解相干历来是阵列信号处理领域亟待解决的难题之一,特别针对空间临近相干源,其角度估计精度尚有待提高。针对空间临近相干源该文提出一种基于空域滤波的角度估计方法。首先利用空域滤波技术将多个相干源分离,再对滤波分离后的各个信号分别进行角度估计,并通过对滤波器系数和相干源角度的迭代优化提高测角精度。针对非均匀线阵,该方法采用虚拟阵列技术扩展其适用范围。计算机仿真结果表明该方法的测角精度较现有方法更高,信噪比较高时其测角的均方根误差可达克拉美罗界,验证了该方法的有效性和在空间临近相干源场景的优越性。     

一种稀疏重构的相关干涉仪测向算法

针对基于凸优化模型的相关干涉仪测向算法计算量过大的问题,提出了一种基于稀疏度自适应匹配追踪算法的相关干涉仪测向算法。该算法首先根据压缩感知原理利用传统相关干涉仪算法的测向数据库作为基底将入射信号稀疏表示;接着,根据贪婪算法对信号进行重构,估计入射信号的方位。该算法的优点在于在迭代过程中引入回溯思想,自动调整估计步长,实现计算复杂度和估计精度的平衡。仿真结果表明,相比基于凸优化模型的相关算法,该算法的计算量大大降低,测向速度提升24.6%,特别在多入射信号情况下具有明显优势。     

混合信号情况下信源数与DOA联合估计算法

针对非相关信源与相干信源共存情况,提出了一种基于矩阵重构的信源数与波达方向（direction of arrival,DOA）联合估计算法.该算法首先利用特征值的二阶统计量（second order statistic of eigenvalues,SORTE）法和子空间旋转不变技术（estimated signal parameter via rotational invariance techniques,ESPRIT）实现非相关信源数与DOA估计;然后基于空间差分法消除非相关信号并构造新矩阵,利用构造矩阵进行前向空间平滑,实现对相干信源解相干;最后利用SORTE法检测相干信源数,结合求根多重信号分类（multiple signal classification,MUSIC）算法估计相干信源DOA.与传统的差分平滑方法相比,该算法在可估计信源数与低信噪比情况下DOA估计性能等方面优于传统算法.数值仿真实验结果验证了该算法的有效性.     

基于协方差匹配SLO算法的MIMO雷达DOA估计

利用加权平滑l0范数(Smoothed l0, SL0)算法估计MIMO雷达目标DOA时,需要把协方差矩阵进行矢量化来获得相应的稀疏重构模型,并利用信号和噪声子空间的正交性来构造加权向量。然而当存在相干信源时,MIMO雷达协方差矩阵的秩将退化,这会使得稀疏重构模型的误差较大以及无法正确区分信号和噪声子空间,导致加权SL0算法的DOA估计性能恶化。针对上述问题提出了一种基于协方差匹配SL0算法的MIMO雷达DOA估计方法。该方法利用协方差匹配准则重构出一个满秩的协方差矩阵,恢复MIMO雷达协方差矩阵的Toeplitz特性,并利用协方差逆矩阵的高阶幂来近似噪声子空间从而计算加权向量。仿真分析表明,该方法能够在无需预知信源数目的情况下有效地完成对相干信号的DOA估计。     

电磁矢量阵列的四元数Toeplitz矩阵重构算法

对于电磁矢量阵列的相干信源波达方向估计,针对空间平滑算法解相干时减少阵列有效孔径的问题,提出了一种四元数Toeplitz矩阵重构算法。首先,根据四元数的正交特性建立了信号接收模型,很好地保持了电磁矢量阵列的阵元输出信号两分量间的正交性,同时保证了波达方向角信息和极化信息都能包含在重构矩阵中;然后,在阵列各阵元接收数据与参考阵元接收数据的相关函数基础上,构成Hermitian Toeplitz矩阵,从而实现解相干。该算法与空间平滑算法相比增加了相干信源估计个数,且在低信噪比和入射角度接近时具有更好的估计性能,通过仿真实验得到了验证。     

强干扰背景下相干弱目标DOA估计算法

针对强相干干扰环境下弱信号的DOA估计问题,提出了一种小采样数的相干信源DOA估计算法。该算法首先通过修正的Toeplitz算法实现了对相干目标的解相干,然后基于干扰阻塞法剔除了强干扰的影响,从而可获得真实的弱信号空间方位。所提算法对非平稳噪声有较好的抑制性能,可适用于小采样数的环境。此外,该算法相对松弛算法、高阶累积量算法等信号分离方法,具有运算量小的优势。计算机仿真结果表明,新算法具有较好的测向性能,能在电子战环境下有效估计出目标信源的空间方位。     

采用单次快拍数据实现相干信号DOA估计

该文针对均匀线性阵列的相干信号DOA估计问题,提出了一种基于单次快拍数据的解相干算法,该算法直接利用快拍数据构造一个Toeplitz矩阵,经理论推导,该Toeplitz矩阵的秩不受信号的相干性影响,仅和入射信号的个数有关,因此对该矩阵进行特征值分解可得到正确的信号子空间和噪声子空间,结合MUSIC,ESPRIT等子空间算法,即可实现对相干信号的DOA估计。数值仿真验证了该算法的有效性。     

基于文化粒子群算法的广义OPM测向

在引入合成导向矢量和合成导向矩阵的基础上建立了一种更通用的阵列数据模型,提出了广义正交传播算子测向算法。该方法在不损失阵列孔径的前提下可有效估计相干信源和独立信源。为快速求解所提基于四阶累积量的广义OPM算法,在文化算法中使用和粒子群演进进化机制,提出了一种多维搜索的文化粒子群算法。Monte-Carlo仿真试验证明了所设计的测向算法可有效解决使用高阶累积量不能直接测相干信源的局限,所提算法在检测性能上与现有一些算法比较有较大的优势。