宽带独立信号和相干信号的DOA估计

当独立信号和相干信号共存时,传统四阶累积量方法无法估计出宽带相干信号的来波方向(DOA),针对这个问题提出了一种新方法。该方法首先通过离散傅里叶变换,将宽带阵列接收数据分解为若干个窄带信号,构造出各个窄带频率处的自相关矩阵,再通过MUSIC(Multiple Signal Classification)算法估计出各个窄带信号的DOA,将各个窄带信号的空间谱相加求平均,通过谱峰搜索得到宽带独立信号的DOA;然后分离出独立信号的信息,构造出一个只包含宽带相干信号信息的矩阵,最后通过稀疏重构的方法估计出相干信号的DOA。计算机仿真结果证明该算法的正确性和有效性。     

基于四阶累积量的宽带OFDM信号DOA估计

当宽带OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)独立信号和相干信号共存时,传统四阶累积量方法无法估计出宽带OFDM相干信号的来波方向,针对这个问题提出了一种新算法。该算法首先通过离散傅里叶变换,将宽带阵列接收数据分解为若干个窄带信号,通过四阶累积量方法估计出各个频点处独立信号的来波方向,将各个频点处的独立信号的DOA估计相加求平均即为宽带OFDM独立信号的DOA估计;然后分离出独立信号的信息,构造出一个只包含OFDM相干信号信息的矩阵,最后通过稀疏重构的方法估计出OFDM相干信号的DOA。计算机仿真结果证明该算法适用于非高斯信号和色噪声情况。     

一种新的宽带信号DOA估计算法

本文针对均匀线性阵列,在正交投影子空间(TOPS)算法的基础上,提出了一种新的宽带非相关和相干信号的DOA估计算法。首先,利用TOPS算法直接估计出宽带非相关信号的DOA;其次,在各个频率点,使用空间差分技术消除非相关信号和噪声的分量,并构造新矩阵;最后,对新矩阵进行空间平滑操作,再利用TOPS算法估计出宽带相干信号的DOA。由于分开估计宽带非相关信号和相干信号的DOA,算法适用于信号个数多于阵元个数的场合。计算机仿真结果证明了算法的有效性。     

DEESE算法思想应用于PADEC算法中实现相干多径信号分离

PADEC算法中引入已知波形信号源的信息,使得相干多径信号的DOA估计性能大大提高,而DEESE算法异于传统空间平滑算法的独特去相关策略,使它在低信噪比、天线阵阵元数较少时有着良好的DOA估计性能.结合这两种算法各自的优点,将DEESE算法的去相关策略应用于PADEC算法中,形成PADEC-DEESE算法.计算机仿真结果表明,PADEC-DEESE算法完全能够实现相干多径信号的DOA估计,并在天线阵阵元数较少、低信噪比情况下的DOA估计精度优于PADEC、DEESE及传统的MUSIC-SS算法.     

基于时域聚汇和补偿估计WLFM信号DOA的FRFT-MUSIC算法

本文提出了分数阶付氏变换(FRFT)-MUSIC算法估计多个宽带信号到达角参数(DOA)。该算法通过对到达角的初始估计,在时域内经补偿和聚汇将宽带线性调频信号的时变方向矩阵变换为固定的方向矩阵,然后利用分数阶付氏变换和MUSIC算法实现入射信号DOA估计。本文同时提出了一种对FRFT-MUSIC的组合估计方法以减少计算量。仿真实验证明了算法的有效性。     

基于空频解耦的宽带DOA估计算法

宽带波达方向(DOA)估计是宽带阵列信号处理领域的热点问题,当宽带信号的距离分辨率与宽带孔径可比拟时,孔径渡越效应会成为影响宽带波达方向估计精确度的重要因素。基于宽带阵列信号在空域与频域间呈现线性耦合的特点,利用梯形变换进行解耦处理,并对解耦后数据相干积累进行 DOA估计。实验结果表明,通过对宽带孔径渡越效应的消除,宽带 DOA估计精确度显著提高。该算法具有较低的计算复杂度和较高的 DOA估计精确度,是一种有效的宽带 DOA估计算法。     

基于实值矩阵的宽带信号DOA估计方法

针对传统宽带信号DOA估计算法的高计算复杂度问题,提出使用实值矩阵改进的算法。与传统算法在复数协方差矩阵的基础上进行DOA估计相比,本算法仅使用复数协方差矩阵的虚部构造出一个实值矩阵,并在此实值矩阵的基础上,使用子空间算法进行DOA估计。实值矩阵不仅能够降低特征值分解的计算量,而且得到的噪声子空间与真实DOA和镜像DOA均正交,因此在DOA迭代估计时,仅需要对一半的角度进行谱峰搜索,而对于搜索时出现的角度模糊问题,可通过MUSIC算法去模糊,从而达到正确估计效果。相比于传统宽带信号DOA估计算法,本算法在保持DOA估计精度几乎不变的基础上,有效降低了算法计算量,计算机仿真结果验证了本文算法的有效性。     

空间任意阵的多宽带信源定位算法性能研究

针对宽带信号非平稳特性,以及常用宽带DOA估计算法要求信源个数是已知的情况,提出一种新的基于空间任意阵的非平稳信号DOA估计算法。首先,通过短时傅里叶变换将信号转为频域表示,然后构造阵列频域数据模型,最后利用短时功率谱矩阵的联合对角化特性实现宽带信号的波达方向估计。本文对提出的算法进行了理论分析,并在常见阵型（如线阵、十字阵）上进行了仿真和性能分析,仿真结果表明该算法可高分辨率地估计出DOA,并且估计误差小。相对于已有的MUSIC谱估计方法,该算法无需进行信源个数估计,更具实用性。      

基于变换域APSO的任意阵列宽带DOA估计算法

为了提高宽带信号来波方向（Direction-of-arrival, DOA）估计精度并降低计算复杂度, 本文结合已知的发射信号波形, 提出了一种基于变换域加速粒子群最优化（Accelerated Particle Swarm Optimization, APSO）的宽带DOA估计算法, 该算法适用于任意阵列和低采样率情况。首先对阵列接收数据进行匹配滤波以及傅里叶变换处理,其次根据频域宽带阵列数据模型,利用确定性极大似然（Deterministic Maximum Likelihood, DML）准则构建宽带DOA估计的空间谱函数,然后采用变换域APSO算法对空间谱函数进行最大值搜索,搜索结果即为DOA估计值。该算法无需DOA预估计,不依赖空间谱函数的梯度信息,计算复杂度低。仿真实验表明,所提算法具有高估计精度和低计算复杂度,在信噪比为20?dB时,DOA估计均方根误差为0.02°。      

宽带阵列信号波达方向估计的新算法

随着信号处理技术的发展,阵列信号处理的许多领域如雷达、声纳等越来越需要更精确的估计空间宽带信号源的波达方向（direction of arrival,DOA）。CSM（coherent signal subspace method）聚焦类DOA估计算法需要预估计波达方向,预估角偏差会影响聚焦效果,严重时会导致算法失效,本文提出一种基于一致聚焦的DOA估计方法,该方法不需要预先估计到达角,通过聚焦矩阵将宽带信号聚焦到一个中心频率,然后可利用窄带DOA算法进行估计。该算法提高DOA估计的分辨率、估计精度,也增强了算法的实时性,仿真结果验证了此算法的有效性。     

利用盲源分离算法实现DOA估计

提出一种基于快速盲源分离算法实现波达方向（DOA）估计的方法。构造了具有对角化结构的相关矩阵组,引入解盲源分离问题的联合对角化代价函数,采用一种快速的复数域乘性迭代算法求解代价函数,得到混迭矩阵逆的估计,进而实现DOA估计。与同类算法相比,该算法具有更广的适用性和更精确的DOA估计性能。仿真实验结果验证了算法的快速收敛性和优越的估计性能。     

共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计算法

 针对共形天线阵列流形的特点,提出了共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计算法.算法的方位估计不需要信源极化状态的任何信息,估计精度高、分辨力强,在完成信源方位估计的同时,还可以精确的估计出信源的极化状态,不需要参数配对,实现了共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计.算法仅需要二维参数搜索,计算量比已有的联合估计算法小,且适用于任意共形载体,具有广泛的应用范围.对算法参数估计的理论性能进行了分析推导,给出了参数估计的CRB(Cramer-Rao Bound),并通过Monte-Carlo仿真实验验证了理论分析的正确性与算法的有效性.     

Ambiguity-function-based techniques to estimate DOA of broadband chirp signals

Various methods are available to perform direction-of-arrival (DOA) estimation for random sources. However, the work on DOA estimation of deterministic sources, such as broadband chirp signals, is quite limited. This paper proposes two novel methods for broadband chirp DOA estimation (BCD), namely the incoherent broadband chirp DOA estimation (BCD-I) and coherent broadband chirp DOA estimation (BCD-C). The proposed methods exploit the time-frequency structure of the chirp signal via the ambiguity function, which converts the absolute time and frequency of the chirp signal into relative time lag and frequency difference. The algorithms can be applied to arrays of any aperture size and arbitrary chirp rate signals. The signal frequency of the source can be higher than the conventional array design frequency, and the number of sources can be greater than the number of sensors as long as the signals are separable in the ambiguity function plane. These methods can be applied to single or multiple chirps with the same or different chirp rates. The performance analysis shows that our algorithms generally provide improvements in the DOA estimation of the broadband chirp sources.     

DS—CDMA系统中基于CMOE准则的DOA估计

针对DS—CDMA系统的多用户环境,提出了一种有效的DOA估计算法。首先基于CMOE准则实现各路径的盲分离,即通过抑制多址干扰来提取感兴趣信息;然后采用矩阵点除算法或Ls拟合法从分离的信息中求解DOA信息。算法避免了特征值分解这类复杂运算,同时也不需要估计信源个数并自动实现了路径配对,仿真实验验证了算法的有效性。     

色噪声环境下强相关源的DOA估计

结合MMUSIC（Modified multiple Signal Classfication)算法和SWEDE（Subsapce Method Without Eigen DE composition)方法的优点提出了联合DOA估计方法，该法使得在色噪声环境下强相关信源DOA（Direction Of Arrival)估计成为可能。理论分析与仿真结果表明：联合DOA估计方法在明显降低运算复杂度的同时，无需空间噪声必须为白噪声的约束，更加贴近现实情况，而且有利于在线处理。     

Maximum likelihood estimation and Cramer-Rao bounds for directionof arrival parameters of a large sensor array

A maximum likelihood (ML) method is developed for estimation of direction of arrival (DOA) and associated parameters of narrowband signals based on the Taylor's series expansion of the inverse of the data covariance matrix R for large M, M specifying number of sensors in the array. The stochastic ML criterion function can thus be simplified resulting in a computationally efficient algorithm for DOA estimation. The more important result is the derivation of asymptotic (large M) expressions for the Cramer-Rao lower bound (CRB) on the covariance matrix of all unknown DOA angles for the general D source case. The derived bound is expressed explicitly as a function of snapshots, signal-to-noise ratio (SNR), sensors, separation, and correlation between signal sources. Using the condition of positive definiteness of the Fisher information matrix a resolution criterion is proposed which gives a tight lower limit on the minimum resolvable angle     

宽带强干扰背景下的弱信号源DOA估计方法

在宽带弱信号DOA估计中,当强干扰与弱信号的方向角很接近时,弱信号被强干扰所掩盖而无法检测出弱信号的方向。文中提出了一种先对数据进行干扰相消预处理,再采用MUSIC算法估计弱信号DOA的方法。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于二阶统计特性的方向向量估计算法的DOA估计

为了减小天线阵流形误差对波达方向(DOA)估计结果的影响,以及克服基于传统盲源分离算法的DOA估计算法不能应用于少通道测向设备的不足,提出一种基于2阶统计特性的方向向量估计算法的DOA估计算法。首先,根据确定性最大似然(DML)估计算法谱函数的特征,构造关于协方差矩阵的酉约束下的优化问题;然后,通过优化该问题获得各个单信号的实际方向向量;最后,将各个单信号的实际方向向量输入到空间谱算法中实现DOA估计。由于将多信号的DOA估计转化为多个单信号的DOA估计,因此在天线阵列流形存在误差时,所提算法比传统的DOA方法具有更好的DOA估计性能。由于所提算法仅需使用协方差矩阵,因此所提算法可应用于少通道测向设备。由仿真实验结果可知,在阵列流形存在误差以及测向设备为少通道测向设备时,与传统DOA方法相比,所提算法的DOA估计的准确度、抗扰度以及分辨率更高。     

无参考信号条件下基于MSWF的DOA估计算法

现有基于多级维纳滤波(MSWF)的子空间法波达方向(DOA)估计算法复杂度较低,但需要先验的参考信号.论文从MSWF求解线性预测问题入手,将基于MSWF的线性预测和子空间两种不同的DOA估计方法结合起来,提出了一种实用的低复杂度DOA估计算法.该算法无需构造专门的参考信号,在低信噪比或信源数估计不准的情况下,算法依然具有较好的稳健性和估计性能.仿真实验验证了本文的结论.