高分辨率宽带相干信号波达方向的高效估计

本文给出了一种用于多源宽带相干信号波达方向（ＤＯＡ）估计的快速算法。它是基于信号子空间技术，通过截取中心窄带频段数据并进行空间平滑来获得支方向的高效估计。文中最后通过计算机仿真，与ＣＳＭ方法进行了比较，验证了本算法的快速，高分辨率等优良性能。     

基于改进多信号分类算法的波达方向估计

针对传统波达方向估计算法在低信噪比条件下性能表现不佳的问题,本文提出了一种基于改进多信号分类的波达方向估计算法。本文首先对多信号分类算法的不足进行分析,并采用时间平滑技术构建相关矩阵,然后采用相关矩阵建立空间谱函数达到波达方向估计,最后采用仿真实验对算法的性能进行测试。结果表明,本文算法可以快速准确的估计出多个信号的波达方向,降低了波达方向估计误差,而且性能远远优于其它改进多信号分类算法。     

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。     

基于相干信号源的改进MUSIC算法

提出一种基于相干信号源的改进多重信号分类（IMUSIC）算法,以估计相干信号波达方向（DOA）。相干信号间接收数据特征值分解后,直接利用大特征值对应的信号子空间与信号导向矢量的关系,通过多维来波方向搜索谱峰,实现对来波方向的有效估计。与空间平滑算法相比,IMUSIC算法具有4大优点,仿真结果也验证了IMUSIC算法的有...     

基于互相关抽样分解的分布式非圆信号DOA快速估计

在非相干分布式非圆信号波达方向(DOA)估计中,针对利用信号非圆特性后输出矩阵维数扩展带来的较大运算量问题,该文提出一种基于互相关抽样分解的DOA快速估计算法。该算法仅需要从子阵间的扩展互相关矩阵中抽样出少量行元素和列元素,构成两个低维子矩阵,进而通过低秩近似分解便可快速地同时求出左右奇异矢量,即分别对应两个子阵的信号子空间,避免了计算整个互相关矩阵及其奇异值分解运算;最后利用两个子阵信号子空间的旋转不变性通过最小二乘得到DOA估计。仿真分析表明,当行列抽样数大于信源数的两倍时,所提算法与直接基于互相关矩阵奇异值分解的非相干分布式非圆信号DOA估计算法性能相近,但复杂度得到了大幅度降低;而相比于传统的低复杂度非相干分布源DOA估计算法,所提算法利用信号非圆特性具有更高的估计性能。     

基于矢量奇异值分解的DOA估计方法及其改进

对相干信号的波达方向（DOA）估计是空间超分辨谱估计的热点。在均匀线性阵列模型下,特征矢量奇异值分解法（ESVD）能够很好的对相干信号进行DOA估计,但是当相干信号和非相关信号同时存在时,ESVD并不能对全部信号进行DOA的估计。本文通过对ESVD算法的理论分析后,选取经过加权处理的特征向量来构造新矩阵,再利用奇异值分解得到信号的噪声和信号子空间,从而进行DOA估计。理论分析和计算机仿真表明该改进算法(MESVD)解决了ESVD算法在相干信号和不相关信号同时存在不能正确进行DOA估计的问题,估计精度与空间平滑算法（FBSS）相当。     

基于自适应步长萤火虫-多重信号分类算法的低空目标波达方向估计

该文针对传统多重信号分类算法(MUSIC)不适用于低空多径环境下目标波达方向(DOA)估计且谱峰搜索计算量大的问题,在解相干基础上,提出一种基于自适应步长萤火虫算法的多重信号分类算法.该方法通过对快拍数据协方差矩阵虚拟平滑实现多径信号的完全解相干和满秩相关矩阵的构造,利用自适应步长萤火虫算法实现谱峰搜索和目标角度估计.仿真结果表明,新方法能够在无孔径损失的情况下较好克服低空多径效应影响,快速、精确地估计目标波达方向.      

压缩域宽带跳频信号跳变时刻估计算法

为了在非协作情况下,对跳频信号的频率跳变时刻进行精确快速估计,提出一种基于压缩采样值的跳频信号跳变时刻快速估计算法。该算法首先通过压缩感知技术以远低于奈奎斯特采样定理要求的速率对跳频信号进行整周期滑动采样,然后根据不同时刻相邻两跳信号窗函数的特点,重构信号在傅里叶正交基上的2个权值最大的稀疏系数,并由此对前后两跳持续时间进行判断,从而对跳频信号的跳变时刻进行参数估计。仿真结果显示,该算法能有效地估计跳频信号的跳频转换时刻,且实时性优于现有时频估计类算法。     

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。     

宽频段相干信号三维参数联合估计的新算法

基于非均匀的L型阵列,本文提出了一种宽频段相干信号频率和二维到达角联合估计的时空二维处理新方法-WTSS(wide-band time-space smoothing)算法.该算法能精确地估计具有相同数字频率的相干信号的三维参数,无需多维谱峰搜索,具有计算量小,参数自动配对的优点.另外,在WTSS算法的基础上,利用L型阵列的特点进行分维处理,成功地实现了具有频率兼并现象的相干信号的三维参数估计.该算法能够并行实现以进一步增强其实时性.计算机仿真结果验证了算法的有效性.     

基于插值圓阵的宽带信号二维空间谱估计

在阵列信号处理中,确定信号的波达方向(DOA)需要估计信号的二维(2-D)空间谱。C。Usha Padmini等人(1994)已证明,圆阵用于估计宽带信号的DOA时具有许多好的特性。尤其是在基于圆阵的宽带信号子空间一维DOA估计中,即使不用延迟抽头也不会出现频率-方向模糊。在估计宽带信号的2-D空间谱时,我们发现用不带延迟抽头的圆阵会出现频率-仰角模糊。本文提出了一种用插值圆阵估计宽带信号2-D空间谱的新方法。在估计中,采用大孔径的圆阵(rmin/2)能获得更好的分辨性能和估计稳健性。     

2-D SPATIAL-SPECTRUM ESTIMATION FORWIDE-BAND SOURCES BASED ON INTERPOLATED CIRCULAR ARRAYS

In array signal processing, 2-D spatial-spectrum estimation is required to determine DOA of multiple signals. The circular array of sensors is found to possess several nice properties for DOA estimation of wide-band sources. C. U. Padmini, et al.(1994) had suggested that the frequency-direction ambiguity in azimuth estimation of wide-baud signals received by a uniform linear array (ULA) can be avoided by using a circular array, even without the use of any delay elements. In 2-D spatial-spectrum estimation for wide-band signals, the authors find that it is impossible to avoid the ambiguity in source frequency-elevation angle pairs using a circular array. In this paper, interpolated circular arrays are used to perform 2-D spatial-spectrum estimation for wide-band sources. In the estimation, a large aperture circular array (Υ>λmin/2) is found to possess superior resolution capability and robustness.     

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。     

基于频域模型的宽带信号子空间谱估计方法

宽带阵列信号是频率的函数,因此其阵列流型及协方差矩阵都随频率变化.本文基于宽带信号的频域模型,通过分析宽带阵列信号协方差矩阵的特征分解结构,证明了宽带阵列信号噪声子空间不随频率变化的特性,并根据这一特性,提出了基于频域模型的宽带子空间谱估计(SSEFD)方法.应用K.Buckley的BASS-ALE方法解决了该方法用于均匀线阵时存在的频率-方位模糊问题.计算机仿真结果验证了SSEFD方法的有效性,与H.Wang的CSS方法的统计性比较表明,新方法具有更高的估计精度.     

一种宽带信号波达方向估计的改进RSS算法

针对传统Rss (Rotate Signal Sub-space)算法的计算复杂度高,分辨力低等缺点,文中提出了一种基于宽带相干信号波达方向估计的改进RSS算法.该方法首先对接收数据进行共轭重构,再利用相干信号子空间法将带宽内各个频率点的信号子空间聚焦到参考频点下的同一信号子空间,然后利用均匀线阵建立数学模型,进行波达方向的估计.仿真实验结果验证了方法的有效性.     

一种基于Toeplitz矩阵重构的相干信源DOA估计算法

提出一种基于Toeplitz矩阵重构的相干信号源DOA估计算法。首先对各个阵元的接收数据与参考阵元（第一个阵元）的接收数据的相关函数进行排列,形成Hermitian Toeplitz矩阵,然后通过奇异值分解可以得到信号子空间和噪声子空间,从而实现相干信源的DOA估计。该算法在不减少阵列有效孔径的情况下,增加了可估计相干信号源数目,并在低信噪比条件下能够得到较好的估计性能,计算机仿真结果证实了算法的有效性。     

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。     

基于单快拍极化平滑处理的DOA跟踪算法

该文研究了基于电磁矢量传感器阵列的相干信号波达方向(DOA)跟踪问题。首先,对一种增强阵列有效孔径的单快拍极化平滑估计算法(SSPSA)的解相干性能进行了分析,此算法可以用于相干信号的DOA快速估计。在此基础上,提出了一种基于迭代的相干信号DOA跟踪算法,此算法无需奇异值分解和矩阵求逆运算,具有较快的跟踪速度。仿真实验验证了算法的有效性。     

估计相干与非相干信源的ESPRIT新方法

在目前信号波达方向（DOA,Direction-of-Arrival）估计中,ESPRIT算法是一种速度快、精度高的常用算法,但对于低信噪比下混合信号（同时含有相干与非相干信号）,ESPRIT算法难以估计出它们的DOA。提出了一种新的同时估计相干与非相干信源的ESPRIT方法,新方法充分利用数据协方差矩阵的自相关信息和互相关信息来重构含有信号方位信息的矩阵,再从它的特征值中解得信号的到达角。新方法解决了常规ESPRIT算法不能解相干,对信噪比要求高等问题,且与同类算法相比较,分辨能力和估计精度明显提高。仿真实验证明了该方法在混合信号估计中的优越性和可靠性。