相干分布式目标的方位估计

目标源之间的强相干性,引起接收数据的协方差矩阵的秩亏损,从而可能导致目标漏报。为了解决相干源的方位估计问题以及提高算法在低信噪比下的估计性能,本文提出一种改进的Toeplitz化方位估计方法,即子空间重构法。其原理是根据处理点目标相干源时的方法,对采样矩阵进行Toeplitz化解相干处理,并在此基础上对接收数据的协方差矩阵特征分解后得到的子空间进行重构,从而有效解决相干分布源的方位估计问题。仿真结果表明,该方法能够在低信噪比下提高算法的估计性能,并能有效地对相干源进行估计。     

分布式目标方位估计的一种改进算法

在分布式目标方位估计中,若不同的分布源相干,则一般的分布式目标方位估计算法很难将其区分,另外,要进行准确的方位估计,一般的估计算法往往要求较高的信噪比.文中提出了一种对现有的谱峰搜索算法进行改进的方法,实验证明,改进后的算法可以解决相干源的方位估计问题并可在较低信噪比下进行方位估计.     

基于多波束系统的波束域方位估计方法研究

文中提出了一种基于多波束系统的波束域方位估计（DOA）方法,此方法在自导多波束系统基础上结合波束域高分辨算法,首先利用多波束系统对目标方位进行粗估,然后在此基础上用波束域高分辨方法进行细估.此方法不仅可以提高原系统的方位估计精度,使其具有多目标高分辨定位能力,而且其计算量小于阵元域高分辨算法和波束域的并行处理方法.计算机仿真和分析表明此方法具有应用前景.     

应用求面积重心方法进行目标方位估计

提出一种应用求面积重心进行日标方位估计的方法，阐明了该方法的原理．仿真结果和试验数据表明，使用本方法可以获得较高的估计精度．     

水下目标回波亮点高分辨方位估计与仿真

水下目标回波亮点识别技术是现代声纳系统与水声对抗的一个极为重要的组成部分。基于单源方位精估的短脉冲切割方法,对于发射信号为长脉冲以及正横中轴方位下的目标回波亮点方位估计效果较差。因此研究基于多源的水下目标回波亮点高分辨方位估计方法具有重要的应用价值。本文重点研究了水下目标回波亮点高分辨方位估计方法,首先采用基于共轭倒序阵盖氏圆准则的方法对目标回波进行解相干和亮点数估计,然后在此基础上进行目标回波空间谱估计以获得目标亮点的方位。在具体仿真过程中,采用板块元散射方法仿真目标回波,并在此基础上进行高分辨方位估计,取得了较好的仿真效果。结果表明,本文的研究对于正横中轴方位的潜艇目标识别具有一定的应用价值。     

宽带波束域高分辨方位估计的阵增益分析

宽带波束域处理分辨门限低,性能优于阵元域处理方法,是实现水下目标高分辨方位估计的重要途径。本文应用宽带阵增益分析研究了宽带波束域高分辨估计方法的性能,通过仿真计算了宽带阵增益和宽带波束域高分辨方法方位估计误差曲线,给出了宽带阵增益与分辨门限改善量的关系,并给出了宽带波束域方法中波束数目、波束重叠量的选择准则。研究结果表明,阵增益是波束域方法获得良好性能的本质,采用波束数目少、重叠多的宽带密集多波束系统,有利于改善宽带波束域高分辨方法的性能。     

宽带波束域高分辨方位估计方法的性能研究

宽带波束域处理是实现水下目标高分辨方位估计的重要途径.文中应用宽带阵增益分析研究了宽带波束域高分辨估计方法的统计性能,通过仿真计算了宽带阵增益和宽带波束域高分辨方法方位估计误差.研究揭示了宽带阵增益是波束域高分辨方法获得良好性能的本质,阐明了其性能与波束数目、相邻波束重叠量的关系,并给出了波束数目、波束重叠量的选择准则.     

纯方位运动目标的跟踪估计算法

针对纯方位运动目标分析问题，建立了带乘性噪声的状态空间模型，推导出了在线性最小方差意义下的目标状态最优递推估计算法，并通过算法的误差分析讨论了模型的各种随机干扰的统计参数及估计算法初值的选取。     

水下目标回波方位起伏特征研究

水下目标的特征提取是声自导鱼雷目标识别和分类的基础，本文从水下目标的空间域信息的特征出发，讨论了分裂波束双通道自导系统目标方位提取方法，研究了基于目标方位扩展的水下目标方位起伏特征。实验表明，水下目标回波存在目标方位的起伏特征。     

四元数模型声矢量阵子空间旋转不变方位估计

传统的声矢量阵子空间旋转不变(ESPRIT)方位估计算法没有利用矢量水听器各输出分量之间的正交特性,对相关声源的估计精度和分辨能力较差,针对此问题,提出了一种基于四元数的二维声矢量阵EP-SIRT算法。首先将矢量水听器的声压和振速输出表示为四元数形式;然后将传统的ESPRIT算法推广至四元数数域,得到目标的方位估计结果。对算法的运算量和方位估计性能进行的仿真说明:与传统的EPSIRT算法相比,四元数域EPSIRT算法运算复杂度更低,对相干信号的估计精度和空间分辨能力更强。     

一种基于独立成分分析的水下宽带信号波达方位估计方法

在水下目标特征信息缺乏、声纳阵列孔径有限的条件下,对水下宽带信号开展高分辨率、高精度的波达方位估计研究,具有明显的研究意义和应用价值。利用水下信源统计独立的特点,采用基于独立成分分析的状态一致性变换算法进行方位估计;考虑到水下加性噪声的高斯分布特性,利用小波降噪的预处理技术,消减混合信号中的高斯噪声成分;针对状态一致性变换在低频段的性能退化,提出一种空间重采样修正方法。使用上述基于空间重采样修正的状态一致性变换算法对仿真及海试数据进行处理,目标方位估计结果表明：该方法具有角度分辨率高、需要阵元数少、对先验知识依赖小、低频段性能稳定的优点,相比常规波束形成、子空间法、传统状态一致性变换3类方法更具性能优越性与实用性。     

基于RJMCMC方法的水下被动目标声源数和方位联合估计

针对传统的子空间类宽带信号处理方法需要较多的信号快拍数才能取得较好的估计效果这一问题,本文将一种基于时域宽带信号模型的贝叶斯高分辨估计方法用于水下被动目标的方位估计（DOA）。该方法使用宽带信号的时域模型,依据贝叶斯准则构建所需参数的后验概率密度函数,并采用可逆跳变马尔科夫链蒙特卡罗（RJMCMC）方法执行贝叶斯计算,对后验概率密度函数进行峰值搜索。由于其能够在不同维的参数空间中跳转,因此可以进行模型阶数（声源数）和目标方位的联合估计。与传统的子空间类方法相比,这一方法能直接在时域进行信号处理且仅需显著较少的信号快拍数。仿真结果表明,RJMCMC算法能较好地估计出声源数和目标方位。     

基于多窗方法的DOA估计

提出了一种基于多窗方法的DOA估计算法,该方法只需要较少的快拍数目,能同时分辨相干信号和互不相关的信号.该方法以多窗函数为基础,将线性回归模型用于空间谱中平面波的检测和估计.计算机仿真结果表明该算法是有效的,甚至在低信噪比条件下仍然适用.然而,最值得注意的是,该算法对于阵列增益和相位误差具有较强的鲁棒性能.     

互耦效应下一种基于实值稀疏表示的波达方向估计算法

针对未知互耦条件下的波达方向（DOA）估计问题,提出了一种未知互耦条件下基于实值稀疏表示的加权子空间DOA估计算法。新算法利用一个特定的酉变换矩阵,将一个复杂的复值优化问题转化为一个实值优化问题,从而有效地将原问题的计算复杂度减少4倍以上。此外,为了进一步提高稀疏表示的估计算法估计精度,在原有l1 范数优化模型基础上引入一个能使得DOA估计方差取得最小值的最优子空间加权矩阵。仿真实验表明,在低信噪比情况下,新算法能进一步提高稀疏表示的估计算法抗噪能力,获得更好的估计精度。     

适用于相干信号高分辨测向的方向向量重构算法

针对浅海波导中相干多径信号的波束形成与方位估计问题,提出了一种相干信号方向向量重构算法。该算法利用特定几何结构基阵阵列流形所具有空间平移不变性,基于特征分解估计出的空间特征向量,重构出基阵对每个相干信号的方向向量,再利用方向向量扫描得到的波束图中谱锋的位置估计出信号的方位,从而实现了对入射到基阵上的所有相干信号的捕获与方位估计。由于相干信号的方位估计过程是相互独立的,因此方向向量维数的减小并不会降低算法的角度分辨力。水池实验数据处理结果验证了该方法的有效性。     

冲击波感度临界隔板厚度的优化试验方法

临界隔板厚度是表征含能材料冲击波起爆感度的重要参数。目前估计临界隔板厚度普遍使用的方法是升降法和Neyer方法。然而升降法和Neyer方法需要的样本量较大,并且在试验步长较大时会出现大量的无效试验。为了克服升降法和Neyer方法的缺陷,文中提出了一种估计临界隔板厚度的新方法。该方法基于优化随机逼近思想,不需要用极大似然方法进行参数估计,改进了交错区间的限制,从而有效避免无效试验。通过模拟研究,对比了新方法与升降法、Neyer方法的估计效果,并将新方法应用于实际试验。模拟研究结合实际试验表明,新方法样本量小、估计精度高,能够更精确、稳健地估计临界隔板厚度。     

基于矩阵重构的DOA阵元位置误差校正方法

针对阵元位置误差引起阵列流型出现一定的偏差和扰动,从而导致多重信号分类(MU-SIC)算法估计波达方向(DOA)性能下降的问题,本文在Toeplitz预处理算法的基础上,提出了一种基于矩阵重构的阵元误差校正算法.所提算法首先对有阵列位置误差的协方差矩阵进行预处理,恢复理想情况下协方差矩阵的Toeplitz结构,然后利用核范数优化算法构造凸优化函数,对处理后的协方差矩阵进行降噪,同时保证信号和噪声子空间的正确划分,最后利用MUSIC算法进行DOA估计.计算机仿真和实验分析表明,所提算法有效改善了存在阵元位置误差时MUSIC算法的角度分辨能力,而且减少了由快拍数不足带来的影响,提高了估计精度.     

基于分布式IMU的相对姿态估计方法

机载关键位置间相对姿态获取受机体挠曲影响显著。提出一种基于分布式惯性测量单元(IMU)的相对姿态估计方法。首先给出了IMU间相对姿态矩阵微分方程,计算节点间相对姿态,然后对局部区域挠曲形状拟合。利用相对姿态计算值和拟合值构造量测量,结合相对姿态误差方程,通过Kalman滤波器估计相对姿态误差。仿真结果表明,各节点用1°/h陀螺时,相对姿态估计精度优于8'。该方法可为机载关键位置相对姿态精确获取提供技术参考,尤其当系统无高精度惯导且变形统计特性未知时。     

卫星导航干扰信号波达方向估计分析

为提高卫星导航系统波达方向估计能力,利用功率倒置、空时联合滤波、MUSIC及其改进算法分别在干扰信号波达方向独立和相关条件下对比分析其波达方向估计能力.结果表明,波达方向独立时,功率倒置和空时联合滤波算法存在2°～3°估计偏差,而MUSIC及其改进算法能够准确估计;波达方向相关时,MUSIC和空时联合滤波算法失效,功率倒置法难以区分相关干扰信号,而MUSIC改进算法的估计误差为2°,可大幅提升波达方向估计准确性.