宽带双基地MIMO雷达的参数联合估计的新方法

提出了一种基于分数阶功率谱的宽带双基地MIMO雷达中参数联合估计的新方法。在许多情况下,根据窄带信号模型对宽带回波信号中的参数进行估计是不合适的,因此提出一个新的宽带回波信号模型对运动目标参数进行估计。根据分数阶功率谱(FPSD)的峰值点对多普勒频移因子和时延参数进行联合估计。并依据分数阶功率谱的峰值点构造2个子阵,提出的FPSD-MUSIC算法和FPSD-ESPRIT算法实现了对收发角的联合估计。接下来推导了该信号模型中参数估计的克拉美罗界。仿真实验验证了算法的有效性。     

基于最小熵DCFT的双基地SAR多普勒参数估计

多普勒参数估计是SAR成像技术研究中的一项关键技术,多普勒参数估计精度将直接影响机载双基地SAR系统成像质量,为了实现对感兴趣目标区域有效地成像,需要对回波信号的参数进行准确估计。本文提出基于最小熵的离散调频傅里叶法(DCFT),该方法基于线性调频信号,可同时估计多普勒质心和多普勒斜率,并用RD算法对双基地SAR仿真数据成像,通过仿真验证了该方法的性能。     

基于透射系数的穿墙雷达墙体参数估计

超宽带穿墙雷达中未知墙体参数估计精度直接影响目标位置定位和成像质量。针对该问题,文中提出了一种基于透射系数的未知墙体参数估计方法。该方法首先通过计算电磁波穿透墙体时的透射系数推导出振幅衰减系数;然后,结合传播时延与墙体参数的非线性关系,利用牛顿迭代法能够精确估计出未知墙体参数;最后,对结果进行了误差分析和比较,表明该方法在未知墙体参数估计中的可行性。文中利用时域有限差分方法进行电磁建模,其仿真数据验证了墙体参数估计算法的有效性。     

利用压缩感知实现随机变频雷达散射中心估计

随机变频信号体制不仅可以降低系统瞬时带宽和数据采样率,还具有很强的抗干扰能力,然而,信号频率的随机变化导致现有目标散射中心估计方法失效。推导了随机变频信号的回波模型,在分析回波稀疏特性的基础上,提出了一种基于压缩感知的散射中心模型参数估计方法,将参数估计问题转化为压缩感知理论中的稀疏信号重构问题,并分析了感知矩阵对稀疏信号的重构性能。实验结果表明,所提方法能够在降低数据采样率的情况下对目标散射中心参数进行有效估计。     

基于原子范数的无网格动目标参数估计

针对现有参数稀疏恢复空时自适应处理中动目标参数估计方法在字典失配条件下性能下降的问题，提出一种基于原子范数无网格稀疏恢复技术的动目标参数估计方法，该方法利用目标回波在角度-多普勒域的稀疏特性，根据连续压缩感知和低秩矩阵恢复理论实现了运动目标方位角和速度的高精度估计，避免了基于固定离散字典模型进行参数稀疏恢复时遇到的字典失配问题，有效提高了动目标参数的估计性能。仿真结果证实了所提方法参数估计性能优于已有基于字典网格的稀疏恢复参数估计方法。     

解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术

为提高浅海复杂海洋环境下的目标回波时延估计精度,增强主动声呐系统对目标的探测能力,该文基于稀疏表示理论和解卷积思想,提出一种高分辨目标回波时延估计技术。首先,引入Toeplitz算子,将发射信号的不同时延结果构造成时延字典矩阵,时延估计值存在于所求解的稀疏向量中。其次,利用交替方向乘子算法(ADMM)优化框架,求解全局最优解。最后,采用一种加权迭代策略设置正则化参数,进一步抑制多途信道的影响,解耦合出回波到达的时刻,获得高精度的目标回波时延估计结果。数值仿真和实验数据表明,该文提出的解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术可以在多途扩展严重的浅海声信道实现目标探测,在信道水池的实验环境下,时延估计分辨率可达0.056 ms。     

基于压缩感知的二维GTD模型参数估计方法

几何绕射理论(Geometrical Theory of Diffraction,GTD)模型能够精确描述高频区雷达目标的电磁散射机理.该文在分析雷达回波稀疏特性的基础上,将参数估计问题转化为压缩感知理论中的稀疏信号重构问题,据此提出了一种基于压缩感知的2维GTD模型参数估计方法.该方法首先利用2维傅里叶变换成像确定目标散射中心的支撑区域,然后在支撑区域内对散射中心的GTD参数进行估计,最后利用聚类方法和最小二乘方法对估计结果进行修正.仿真和暗室测量数据实验结果表明,与现有方法相比,所提方法能有效改善模型参数的估计性能,且对提高散射中心类型参数的估计精度更为明显.     

解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术

为提高浅海复杂海洋环境下的目标回波时延估计精度,增强主动声呐系统对目标的探测能力,该文基于稀疏表示理论和解卷积思想,提出一种高分辨目标回波时延估计技术.首先,引入Toeplitz算子,将发射信号的不同时延结果构造成时延字典矩阵,时延估计值存在于所求解的稀疏向量中.其次,利用交替方向乘子算法(ADMM)优化框架,求解全局最优解.最后,采用一种加权迭代策略设置正则化参数,进一步抑制多途信道的影响,解耦合出回波到达的时刻,获得高精度的目标回波时延估计结果.数值仿真和实验数据表明,该文提出的解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术可以在多途扩展严重的浅海声信道实现目标探测,在信道水池的实验环境下,时延估计分辨率可达0.056 ms.     

基于墙体参数估计的穿墙成像与校正算法

墙体对电磁波的传播具有折射与多次反射作用,若采用传统的雷达成像方法,则会造成墙后目标的偏移与散焦。通过分析墙体与墙后目标对步进频连续波信号的回波特性,提出了一种基于墙体参数估计的穿墙雷达成像与校正算法。该方法首先根据墙体回波的距离向压缩结果划定墙体相对介电常数与厚度的估计范围,并利用估计范围内的参数取值构造补偿因子,然后通过比较补偿后墙后目标的聚焦效果来确定墙体参数的具体值。仿真结果与实验结果表明,该方法能够在系统离墙较远的条件下实现墙体参数的估计,同时完成墙后目标的准确成像。     

一种基于SAR稀疏采样数据的动目标运动参数估计方法

该文针对地面动目标运动参数估计问题进行研究,提出一种利用单天线合成孔径雷达(SAR)稀疏采样数据的动目标2维速度估计方法。首先以目标2维速度为参数构建一个等效参数化模型将动目标回波数据转化为小斜视回波数据,然后利用改进的迭代阈值算法实现不同参数条件下的动目标2维成像,最后以成像结果的图像熵值为优化准则对初始模型参数进行搜索,从而获得准确的动目标运动参数。该方法以稀疏采样数据为输入,可以减少所需数据量,并且能够有效避免多普勒模糊问题,在较低信杂比条件下仍然能够准确估计出目标运动参数。仿真实验结果验证了所提动目标参数估计方法的有效性。     

基于周期Choi-Williams Hough变换的线性调频连续波信号参数估计算法

在采用联合CWH(Choi-Williams Hough)变换估计多周期线性调频连续波(LFMCW)信号的参数时,当观察时间大于一个周期时,输出信号的信噪比不再随时间的增加而增大,且时频图中会出现多个峰值干扰信号参数的估计。结合CWH对LFMCW 信号的能量聚集和相干累积思想,该文提出一种基于周期CWH变换的多周期LFMCW信号的参数估计算法,给出了多周期LFMCW信号的PCWH变换公式;分析了PCWH输出信噪比与观测时间和观测样本信噪比的关系;分析了参数估计精度。最后,数值仿真验证了该算法的有效性,证明在对多周期LFMCW信号参数估计时,PCWH更优。     

A fast algorithm for joint two-dimensional direction of arrival and frequency estimation via hierarchical space–time decomposition

In this paper, we present a fast algorithm for joint estimation of the two-dimensional (2-D) directions of arrival (DOAs) and frequencies of the incoming signals in wireless communications using a hierarchical space–time decomposition (HSTD) technique. Based on the HSTD, the proposed algorithm makes use of a sequence of one-dimensional (1-D) Unitary estimation of signal parameters via rotational invariance technique (ESPRIT) algorithms to estimate these parameters alternatively in a hierarchical tree structure. Also, in between every other 1-D Unitary ESPRIT algorithm, a temporal filtering process or a spatial beamforming process is invoked to partition the incoming signals into finer groups stage by stage to enhance the estimation accuracy as well as to alleviate the contaminated noise. Furthermore, with such a tree-structured estimation scheme, the pairing of these parameters is automatically determined without extra computational overhead. Simulation results show that the new algorithm provides satisfactory performance but with drastically reduced computations compared with previous works.     

一种快速的多二相编码信号参数估计方法

多同时到达二相编码信号的参数估计是雷达和通信对抗等领域的典型问题。本文提出一种基于定尺度小波变换的多二相编码信号参数估计方法。采用基于傅立叶系数插值的迭代算法,提高信号载频的估计精度,并提出一种能有效提高码速率估计精度的改进算法。仿真试验证实该方法在低信噪比下具有较好的参数估计性能和实时处理能力。     

时空欠采样线性调频信号参数及其二维到达角联合估计

针对宽频段(2-18GHz)内非平稳来波信号的参数估计和测向问题,提出一种时空欠采样线性调频信号参数与二维到达角联合估计方法。该方法首先用时域解线调方法估计调频斜率,然后在分数阶傅里叶变换(FRFT)域进行滤波,实现信号提取。利用参考阵元及其延时通道进行无模糊初始频率估计,通过构建FRFT波束空间阵列模型实现无模糊测向。数值仿真表明,该方法能够实现宽频段内多个线性调频信号的参数和二维到达角精确估计,在低信噪比下仍有较好的估计性能。     

SOQPSK-TG信号的EM半盲载波频偏估计

针对成形偏移四相相移键控-TG(Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying-Telemetry Group version, SOQPSK-TG)信号在训练序列长度受限时频偏估计精度较低的问题,利用双二进制分解(Doubinary Decomposition, DBD)原理提出基于期望最大化(Expectation Maximization, EM)的SOQPSK半盲载波频偏(Carrier Frequency Offset, CFO)估计算法。为了确保EM算法收敛到预期性能范围,使用基于非线性四次方码元定时估计算法的非数据辅助频偏估计方法优化了EM算法初始点选择。仿真实验结果表明,该算法相比于使用训练序列进行数据辅助估计的方法,在不增加辅助数据数量的前提下能够进一步提升CFO估计的精度,并在较高信噪比下拥有接近序列总长度所对应的克拉美罗界(Cramér-Rao Bound, CRB)的优秀性能。     

频率失配条件的自适应相位差无偏估计方法及性能分析

针对频率失配条件下受噪声影响导致相位差估计精度不高的问题,提出一种频率失配的自适应相位差无偏估计方法,提升相位差估计的精确性和抗噪性.为此,首先通过对两路正弦信号的展开式参数进行自适应估计,利用展开式参数估计值实时计算两路正弦信号的相位差;其次,利用泰勒级数展开式对相位差估计方法进行了估计偏差分析,证明了频率失配条件下所提相位差估计方法的无偏性,并给出了相位差估计方法的稳态性能;最后,给出了不同方法的相位差估计结果,并讨论了各参数对相位差估计的影响,计算结果表明所提方法的有效性与正确性.     

Estimation of time varying signal parameters using an improved Adaline learning algorithm

This paper presents an improved adaptive linear combiner (Adaline) structure for fast estimation of time varying power signal parameters corrupted by noise. Unlike the conventional Adaline approach, the new algorithm minimizes an objective function based on weighted square of the error and uses a modified recursive Gauss Newton (MRGN) method. The Hessian matrix, obtained by minimizing the objective function, was simplified using certain approximations. A weight adjustment procedure for the Adaline is defined in a decoupled manner for direct current (DC), fundamental, harmonic components and system frequency. The new improved Adaline, thus produces a faster convergence and tracking accuracy for the time varying distorted power system signals. To test the effectiveness of the algorithm, several time varying power network signals were simulated with abrupt change in system frequency, harmonics, decaying dc components with low signal to noise ratio (SNR), and the changing parameters were estimated. The performance of proposed Adaline structure is compared with the standard Adaline structure in terms of accuracy.     

基于时域分割的DS/FH信号参数估计

针对时频分析方法在直扩/跳频(DS/FH)混合扩频信号参数估计中存在时频分辨率受限、交叉项干扰、实时性差等缺点,通过分析DS/FH信号的时频特性,提出了一种新的DS/FH信号参数估计方法。该方法从待测信号的时域分析出发,利用不同跳频点对应的周期数不相等的性质,完成了对DS/FH信号的时域分割,最后结合DS/FH信号性质完成了对待测信号跳频周期、驻留时间、跳频频率的估计。仿真结果表明,该方法针对DS/FH信号的参数估计精度高,运算速度较快,且没有干扰频率。     

有限空间液态场中声发射信号时延估计方法

石油储罐罐底腐蚀的定位可利用声发射信号的时延估计实现,但在有限空间液态场中信号的传播会产生严重的多途效应,对准确进行时延估计产生不利影响.提出一种基于信号截取的广义互相关时延估计方法.采用曲线拟合法对每路传感器采集信号进行波达时刻估计,然后进行信号截取,对两路传感器截取信号进行基于相位变换的广义互相关,实现信号的时延估计.实验结果表明,该方法能有效克服多途干扰,提高时延估计性能.