基于均匀圆阵的二维DOA估计的新算法

文章针对均匀圆阵的阵列流形,分析了均匀圆阵的导向矢量,并在此基础上,通过构造相应的二阶统计量得到了信号方位角和俯仰角的闭式解．同已有的二维DOA估计算法相比较,该算法有明显的计算优势,只需要3个阵元即可以达到二维DOA估计的结果．理论分析证明,该闭式解不受空间白噪声的影响,只要选取适当的快拍数,该算法可以在较低的信噪比环境下稳健的工作．计算机仿真结果表明,该算法可以利用圆阵的3个阵元有效地估计信号的二维到达角,并且减少了运算量,降低了白噪声的影响,可以稳健而有效的工作．     

均匀圆阵波束空间二维DOA估计算法

摘要：为把适用于均匀线阵的ESPRIT算法、空间平滑技术等推广到均匀圆阵中,采用预处理技术将均匀圆阵从阵元空间映射到波束空间,采用实特征值分解方法得到信号和噪声子空间,并将二维MUSIC和ESPRIT算法结合起来．理论分析和模拟实验表明,该算法减小了计算量,提高了对非相干信号源的估计准确度,同时具有解相干的能力．     

基于均匀面阵的相干信号源二维DOA估计新方法

相干信号源的来波方向(Direction of Arrival,DOA)估计问题一直是阵列信号处理技术的一个研究热点。现实环境中的信号源多为相干的,针对此问题提出一种改进的相干信号源二维DOA估计算法。通过对接收信号协方差矩阵进行矩阵重构处理,将采样数据协方差矩阵的秩恢复到等于信号源的个数;对重构的协方差矩阵进行特征分解,构造出信号子空间矩阵和噪声子空间矩阵,将两个子空间矩阵联合构造出新的空间谱函数;基于新的空间谱函数进行二维谱峰搜索,即可估计出多个入射信号的二维DOA。使用计算机软件进行仿真验证,仿真结果表明了所提方法的有效性。     

色噪声下圆阵的相干源DOA估计快速算法

提出了色噪声下基于圆阵的相干源快速算法。该方法首先利用模式转换技术将阵元空间内的均匀圆阵转换为模式空间的均匀线阵,再利用前后向平滑技术,对信源进行解相干,然后基于转换矩阵法,通过对阵列数据相关矩阵进行预处理,克服了色噪声对方位估计的影响,最后利用线性运算代替特征分解来得到噪声子空间,实现了子空间算法的快速估计。计算机仿真结果证实了该方法的正确性和有效性。     

基于均匀圆阵中心对称性的相干源方位估计

均匀圆阵的相干源方位估计一直是阵列信号处理中备受关注的问题,而现行算法的分辨率仍有进一步提高的空间。针对这一问题,本文提出了一种基于均匀圆阵中心对称性的解相干算法。首先利用模式空间变换将均匀圆阵等效为虚拟均匀线阵,然后利用均匀圆阵的中心对称性对模式空间数据进行共轭平均,最后计算数据的相关函数并据此构造Hermitian Toeplitz矩阵,实现相干源的方位估计。本算法实现简单,与传统算法相比具有更高的分辨率和方位估计精度。仿真实验证实了所提算法的有效性和性能优势。     

一种改进的二维扩展DOA估计方法

经典的DOA估计方法对目标信号源的分布特性非常敏感,导致DOA估计性能严重恶化,为了降低信源扩展对算法性能的影响,该文利用圆阵协方差矩阵的特点,直接由接收信号协方差矩阵的两条次对角线元计算分布式目标到达角,并提出了两种到达角估计方法,即直接由协方差矩阵的两条次对角线得到两维到达角的闭合解,和另一种利用两条次对角线构造最小二乘方程来估计分布源的两维到达角.计算机仿真结果表明,它们对均匀圆阵小角度扩展信号DOA估计具有良好的性能.     

基于高阶累积量的均匀圆阵对 相干信号的DOA估计

本文针对一种均匀圆阵列对相干信号的DOA估计所做的变换处理，引入高阶累积量来进行参数估计。此方法与基于协方差的方法进行了计算机模拟比较。     

基于均匀圆阵的相干信号波束形成方法

提出一种新的相干波束形成方法,利用内插变换对相干背景下的真实阵列进行虚拟平移,得到多个虚拟平移后的信号协方差矩阵;对其进行平均后,所得到的相干信号协方差矩阵具有满秩性。利用一般的波束形成法求出最优权向量。该方法解决了五阵元均匀圆阵下二维相干信号的波束形成问题。计算机仿真表明该方法在小快怕数及低信噪比时能很好地抑制相干干扰,对期望信号和相干信号方向估计误差具有较强的稳健性。     

基于修正ESPRIT算法的二维DOA估计

针对二维ESPRIT算法在求解相干信号的时候存在较大的阵列冗余度,为了降低计算量,提高算法的解相干能力,在双排平行均匀线阵的基础上,介绍了一种二维修正ESPRIT算法.通过对子阵的合并,摒弃了原协方差矩阵中的冗余数据,使得新构成的协方差矩阵的维数比原来下降了近33%,从而降低了特征值分解的维数,并且新构成的协方差矩阵可以对接收数据进行共轭重排再利用.理论分析和仿真实验表明,该算法降低了计算量,提高了对非相干信号的估计准确度,同时具有一定的解相干能力.     

基于均匀圆阵的矢量重构解相干算法

为解决基于均匀线阵矢量重构法不能直接用于均匀圆阵这一问题,提出一种模式空间矢量重构算法.提取模式变换后最大广义特征值对应的特征矢量,并对修正的信号特征矢量采用前后矢量重构方式构造数据矩阵实现解相干.在变换前提取最大特征值对应的信号特征矢量,充分去除噪声,且无需变换后广义特征分解计算,算法复杂度显著降低.理论分析和仿真结果验证了该算法的有效性.     

均匀圆阵相干信源DOA估计的差分算法

提出了一种新的均匀圆阵解相干算法。在模式空间中,均匀圆阵被转换为一虚拟的均匀线阵。利用该虚拟线阵的特殊阵列模型结构可重构一差分矩阵,使其秩只与相干(或相关)信号的波达方向(DOA)有关。该算法可使得非相干信源与相关(或相干)信源分辨开,且通过利用常规超分辨方法估计不相关源和相关源的空间谱,再利用差分矩阵中包含的相干及相关源信息分辨相关及相干信源,可重复利用阵列接收数据,从而分辨更多信源。仿真结果验证了该算法的有效性。     

多通道阵列相干源波达方向超分辨估计

采用发射阵列分布式布阵、接收阵列密布阵的多通道阵列,提出了一种虚拟子阵积累算法,在获得空间分集增益的同时可以超分辨估计相干源的波达方向.先通过正交信号分选的方法在接收端得到虚拟子阵,然后叠加积累各虚拟子阵接收数据的协方差.该算法利用空间分集克服了目标闪烁,同时具备解相干的能力,且避免阵列物理孔径的损失.理论分析和仿真结果表明,该算法可以有效处理多通道阵列相干源波达方向估计.     

利用时间平滑技术估计相干信号二维波达方向

时间平滑技术可以用来解决相干信号源的波达方向估计,但现有的算法只适合于一维波达方向估计,不能直接扩展到二维。在均匀圆阵的基础上,本文把时间平滑技术推广应用于二维波达方向估计,提出了一种时间平滑UCA-ESPRIT算法,该算法能在多径环境中估计多个信号源的所有二维来波方向,并能够对来波按不同的用户进行分组。该算法能估计的来波方向数目远超过阵元数目。计算机仿真实验验证了算法的有效性。     

均匀圆阵DOA估计的抗干扰预处理

针对许多置零预处理方法不能应用于圆形阵列的问题,利用傅立叶变换,提出一种基于函数拟合理论的均匀圆阵抗干扰预处理方法,并将该方法运用于MUSIC算法中．该方法可以在获得最小干信比的同时获得最大信噪比．仿真实验验证了该方法较之现有方法的优越性．     

适于相干信号DOA估计的改进矩阵差分方法

提出一种适用于色噪声背景下窄带信号的波达方向估计方法. 假设未知色噪声协方差矩阵具有对称的Toeplitz结构,利用线性变换改变阵列协方差矩阵,并与阵列协方差相减,理论上消除了噪声对算法估计性能的影响. 新差分算法适用于信号不相干或仅有2个信号相干的波达方向估计. 当相干信号多于2个时,通过与空间平滑算法结合,拓展了算法的应用范围. 与传统差分算法相比,新算法避免了“伪”波达方向估计,降低了计算复杂度. 仿真实验结果表明,新算法具有优越的估计性能.     

基于Toeplitz矩阵的互耦误差下相干信号源DOA估计

在阵列互耦误差存在的前提下,针对多组相干信号源和若干非相干信号源并存的情况,提出了一种对信号源进行准确估计的算法.算法首先估计阵列的互耦参数,并利用此互耦参数对阵列接收数据进行补偿;然后利用Toeplitz矩阵重构法对相干信号进行解相干;最后利用MUSIC算法估计各个信号源的来波方向(direction of arrival,DOA).实验结果表明,算法有效解决了互耦的影响,避免了阵列损失,实现了间距很小信源的准确估计.     

无需信源数目的声矢量阵相干源方位估计算法

针对相干源方位估计问题,本文在PVFS（Particle Velocity Field Smoothing）算法的基础上,提出一种新的算法。该算法通过对PVFS算法构造出的协方差矩阵进行特征值分解,利用得到的特征值及特征向量构造新的噪声子空间,然后运用子空间原理实现相干源的方位估计。该算法无需已知相干源的信源数目且不会损失阵列孔径,具有较好的相干源方位估计性能,计算机仿真结果验证了本文算法的有效性。     

适于大阵列天线应用的多相关信号方向估计

研究了使用大型天线阵列对相关信号进行DOA估计的修正协方差矩阵的方法,主要对接收信号的协方差矩阵中的噪声功率部分进行抑制,得出了最终的谱估计式,并进行DOA估计。其理论分析和仿真结果表明,该方法对于相关信号以及空间角度比较接近的信号有较好的分辨能力。