基于DSP的MUSIC算法的实现

简述了基于TI公司高性能浮点DSP(TMS320C6713)的测向系统的设计情况,重点叙述了系统的核心部分———测向单元的设计方案与结构,并对DOA估计的经典方法———MUSIC算法进行了介绍,在实现过程中,采取了一些有效的措施减少了计算量,并提出实际应用中的一种简单实用的谱峰搜索方法。     

基于DSP的快速MUSIC测角算法

基于阵列信号处理的MUSIC算法,由于其超高的角分辨率和角精度,受到广泛的关注。但是其高运算复杂度,较大地限制了算法的硬件实现。为此,基于MUSIC算法的基本原理,文中分析了该算法在DSP (TI 1843)硬件系统实现中关键子步骤的运行时长。针对最为耗时和占用内存最大的空间谱构建和谱峰搜索子步骤,分别提出了便于工程实现的简化方法,并通过硬件平台移植验证了算法的可行性,对比发现该方法大大减少了运算时间和内存空间,具有较高实际应用价值。     

基于动态规划的MUSIC算法谱峰搜索

动态规划是求解最优化问题的一种方法,研究了其求解矩阵链乘问题的基本思想及具体步骤,并将其应用于MUSIC算法谱峰搜索,通过理论分析得到了MUSIC算法谱峰搜索时不同矩阵链乘顺序的计算量,继而得到矩阵链乘的最优顺序,有效节约了计算量和搜索时间。     

基于UKF算法的双机协同无源跟踪

针对单机对目标被动定位跟踪不具有完全可观测性,建立了双机协同探测定位跟踪模型,利用双机探测到的目标方位角和俯仰角,结合非线性滤波算法估计出目标的位置和速度参数。为解决传统的非线性滤波误差比较大、容易发散的问题,引入无迹卡尔曼滤波(UKF)算法。仿真实验表明,与扩展卡尔曼滤波相比较,UKF能更好地解决量测方程的非线性问题,滤波效果更好。     

基于数据插值的二维MUSIC谱峰搜索算法

针对MUSIC算法在进行二维到达角估计时运算量大、估计速度较慢的问题,对基于数据插值二维MUSIC谱峰搜索算法进行研究。在MUSIC算法的基础上先用较大步长在二维空间进行粗略搜索,之后在粗搜谱峰位置附近的小区间内进行二维插值,最后用小步长在该区间内进行谱峰搜索,得到精确的角度估计值。仿真实验表明,该算法可有效地减少二维空间搜索的运算量。     

一种基于DSP的快速MUSIC测向方法研究与实现

讨论了MUSIC测向算法在DSP上快速实现的一种方法。利用多级维纳滤波的方法求解信号特征矢量和信号空间维数,有效地减少了算法的运算量;同时利用TI公司高速DSP芯片(TMS320C6713)的可多流水线并行运行优势,实现了一种基于9元均匀圆阵的快速MUSIC测向方法。     

基于降维处理的MUSIC二维DOA估计算法

针对 MUSIC(多重信号分类法)估计方法实现二维 DOA(波达方向)估计的计算量大且遍历搜索耗时的问题,给出了一种基于降维处理的 MUSIC 算法。该算法无需进行二维谱峰值搜索。该算法利用二次优化方法将二维 DOA 估计分解为一维 DOA 估计,先通过一维 MUSIC 估计获得信号与 x 轴夹角,再利用最小二乘算法估计获得信号与 y 轴夹角。最后利用角度关系式得到信号的二维 DOA 估计值。该算法的复杂和搜索范围都大大降低,仿真表明,该算法具有较好的角度估计效果。     

一种用于二维MUSIC算法的谱峰识别方法研究

MUSIC测向技术是一种性能优异的测向方法,得到了广泛的应用.MUSIC算法中对谱峰的识别问题,一直是研究的热点.文中对MUSIC谱峰特征进行了分析,并提出了一种确定谱峰位置的方法,最后通过二维MUSIC算法的计算机仿真验证了方法的正确性.     

仅基于角度测量的双机不同向无源测距公式

按平面几何关系,导出了双机在不同向飞行时,仅基于角度测量的无源测距公式。一旦令两载机飞行方向间的夹角和两载机基线之间的偏转夹角趋于零,则即可得到沿同一直线飞行时的双机无源测距公式。测量误差分析表明,基于本文的测距算法,通过适当调整双机间的基线偏转角度,即可使整个探测区域上的测量误差都满足小于5%R的技术要求。     

仅有角度测量的双机协同机动目标跟踪定位路径规划

针对仅有角度测量的双机协同三维机动目标跟踪定位路径规划问题提出基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）和定位精度几何分布（GDOP）的优化算法。在建立双机协同被动跟踪EKF 的基础上分别从交互信息与协方差控制入手建立指标函数。利用向量概念推导出了双机协同被动目标定位的GDOP计算公式,并建立了基于GDOP 的指标函数。利用目标状态的一步预测给出了基于不同指标函数的数值解法。仿真表明,基于EKF 的指标函数在在目标机动时性能较差,而基于GDOP 的指标则在目标机动时表现出良好性能。     

MUSIC算法在高速DSP上的并行实现

在 4片TI公司的高速DSP芯片 (TMS32 0C4 0 )上并行地实现了阵列测向中的MUSIC方法。在实现过程中 ,采取了一些有效的措施减少了计算量 ,指出了在均匀圆阵和均匀线阵的谱峰搜索中具有很大的计算冗余性 ,这些都有助于缩短信号处理时间。     

一种基于MUSIC算法的匹配场定位方法

匹配场处理器是匹配场声源定位的一个重要环节,目前的匹配处理器旁瓣较高,多目标分辨率较低,MUSIC算法是一种具有高分辨率的阵列信号测向方法,它在信号DOA估计中得到广泛应用。本文根据MUSIC算法原理设计了基于MUSIC算法的匹配场处理器,并利用该处理器进行匹配场声源定位。计算机仿真结果表明,此方法有效地抑制了旁瓣,同时定位分辨率也比常规处理器的高。     

基于多维测量信息的压缩感知多目标无源被动定位算法

无源被动定位是入侵者检测、环境监测以及智能交通等应用的关键问题之一。现有的无源被动定位方法可通过信道状态信息获取多个维度上的测量信息,但是现有方案未能充分挖掘多个信道上的频率分集以提高定位性能。该文提出一种基于多维测量信息的压缩感知多目标无源被动定位算法,在压缩感知框架下利用多维测量信息的频率分集提高定位精度和鲁棒性。根据鞍面模型建立无源字典,将多目标无源被动定位问题建模成多测量向量联合稀疏恢复问题,并利用多维稀疏贝叶斯学习算法估计目标位置向量。仿真结果表明,该算法能有效利用多维测量信息提高定位性能。

     

一种基于MUSIC算法的目标分辨及跟踪方法

在MUSIC空间谱测向技术领域,针对如何从多个信号源测向中正确选择出目标测向角的问题,提出了一种通过重新构建阵列流形获取多个信号源的能量,从而分辨目标同时获取其测向角的方法;同时,进一步推导了MUSIC算法所测角应用于被动跟踪的角度转换公式。     

利用波束MUSIC法做时延测量

提出一种波束域MUSIC时延测量法,该方法对参考信号与接收信号的互相关函数做离散傅里叶反变换,然后对反变换序列做重构处理,将多径信号到达时廷测量问题转换成谱估计问题.算法根据时延的时闻分布形成波束转换矩阵,让形成波束的主瓣覆盖时廷所在的时间区域,然后再用MUSIC算法做时廷测量.理论分析和仿真结果表明,与传统的MUSIC时延测量算法相比,新方法计算量更小,信噪比时延分辨率门限更低.     

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。     

一种基于波束空间的单次快拍MUSIC算法

针对MUSIC算法在工程应用中存在的计算量大、快拍需求数多等问题,详细研究了一种单次快拍MUSIC算法。针对这种算法存在的分辨力差、估计偏差大等缺陷,提出了一种新的基于波束空间的单次快拍MUSIC算法,该方法首先利用单次快拍来估计阵列数据的协方差矩阵,再将常规波束形成方法和MUSIC超分辨方法相结合,实现对空间谱的估计。仿真结果表明,这种新方法提高了分辨力,降低了估计偏差,进一步减少了运算量。     

非圆信号多级维纳滤波MUSIC测向算法

为降低非圆信号的MUSIC(记为NC-MUSIC)测向算法的计算量,提出了基于多级维纳滤波的NC-MUSIC算法.首先,该算法将非圆信号特性用于多级维纳滤波算法,构造出扩展阵列输出矩阵,利用多级维纳滤波的递推特性求出信号子空间,而不需要估计样本协方差矩阵和对其特征值分解;其次,为了进一步降低算法的计算量,推导出信号子空间的谱峰一维搜索公式进行非圆信号谱峰搜索的计算,快速估算出目标的方位值.仿真结果和计算复杂度分析表明,新算法不但在均方根误差性能上与其他快速算法相似,均接近于NC-MUSIC算法,具有良好的估计性能,而且降低了NC-MUSIC算法的计算最,使其计算复杂度小于非圆信号扩展传播算子快速测向算法的计算复杂度.证实了新算法快速有效的估计性能.