基于实值信号子空间的虚拟阵列解相干算法

针对存在相干信源时,传统的DOA估计算法失效问题,提出一种基于实值特征子空间的虚拟阵列解相干算法.该算法根据虚拟阵列变换的思想,利用阵列接收数据构造虚拟子阵,实现对信号的解相干处理,并将协方差矩阵从复数域变换为实数域,获得一个实值信号子空间,最后利用实数域ESPRIT (Unitary ESPRIT)估计信号波达方向.该方法避免了阵列孔径损失,保持了阵列的空间分辨率,估计精度高,利用个阵元可估计个信源,且引入实数域处理和无需空间谱搜索,运算量小.计算机仿真验证了该方法的有效性和优越性.     

基于酉变换的虚拟阵列DOA估计算法

为了估计相干信源的波动方向,提出基于酉变换的虚拟阵列DOA估计算法．该算法通过阵列虚拟平移形成虚拟阵列对相干信号进行解相干,并利用酉变换将虚拟阵列接收数据的协方差矩阵从复数域变换到实数域,然后利用该实数矩阵进行波达方向估计．计算机仿真表明算法在低信噪比情况下具有很好的解相干特性和估计性能．该算法避免了阵列孔径损失,可在小采样拍数情况下实现相干信源的DOA估计,且运算在实数域进行,大大降低了运算复杂度．     

酉求根MUSIC算法在双基地MIMO雷达中的应用

研究双基地多输入多输出(MIMO)雷达多目标波离角(DOD)和波达角(DOA)的联合估计问题,提出一种酉求根多重信号分类(MUSIC)算法。该算法在求根MUSIC算法基础上,利用协方差矩阵的中心Hermite对称性质,通过酉变换将协方差矩阵的复数运算转为实数,进行实值特征分解得到噪声子空间,对比原协方差矩阵和实值协方差矩阵的特征对应关系,得出酉求根MUSIC谱函数,分两步分别估计目标DOA和DOD,且计算结果自动配对。相对于传统求根MUSIC算法,该算法只进行协方差矩阵的实值特征分解而不需要进行复数运算,因此大大降低了计算量,而且在不降低阵列孔径的条件下无需空间平滑即具有解相干能力。计算机仿真证明了该算法的有效性。     

低快拍下MIMO雷达收发角度联合估计方法

在多输入多输出(MIMO)雷达中,基于二阶统计特性的子空间角度算法在低快拍条件下的估计性能急骤下降,甚至在单快拍时失效。针对该问题,提出一种扩展阵列孔径的二维联合空间平滑多目标波离方向(DOD)和波达方向(DOA)估计方法。该算法对MIMO雷达的发射端和接收端进行二维联合空间平滑,并利用MIMO雷达虚拟阵列的旋转不变特性对阵列孔径进行扩展,然后根据ESPRIT算法获得目标的DOD和DOA,且DOD和DOA自动配对。与基于二阶统计特性的子空间算法相比,且所提算法在低快拍条件下具有更加优越的角度估计性能,因所提算法能够适用于单快拍条件。仿真结果表明了所提方法的有效性和优越性。     

基于协方差拟合的MIMO雷达高精度DOA估计算法

为了实现多输入多输出(multiple input and multiple out,MIMO)雷达高精度波达方向(direction of arrival,DOA)估计,结合协方差拟合算法和矩阵预处理算法给出解决方案.首先,针对MIMO雷达信号模型进行建模仿真,利用协方差拟合准则得到更接近理论值的协方差信号矩阵,用凸优化方法进行求解;针对噪声和相干信号对估计精度的影响,引入矩阵预处理方法对雷达接收信号进行额外的处理.然后,通过酉变换利用ESPRIT算法对MIMO雷达俯仰角和方位角进行联合估计,降低算法整体DOA估计运算量.最后,通过实验表明,本文所提出算法能在不增加运算量的前提下,有效提高MIMO雷达DOA估计精度.     

基于降维Capon的双基地MIMO阵列目标DOD和DOA联合估计算法

针对双基地多输入多输出(MIMO)阵列目标DOD(发射角)和DOA(接收角)联合估计问题,提出了一种基于泰勒级数展开的降维Capon联合收发角估计算法。该算法首先利用泰勒级数将阵列流型矢量展开,将需要二维搜索的MIMO Capon算法降为一维搜索,然后利用拉格朗日算子通过一维搜索获得目标的DOD,最后将估计的DOD代入阵列流型矢量中获得接收阵列流型矢量,从而估计出与DOD相对应的DOA。该算法无需二维谱峰搜索,通过一维搜索得到目标收发角,且DOD和DOA自动配对。与现有算法相比,该算法不仅能够获得较好的角度分辨率,而且有效降低了运算量。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

双基地MIMO雷达的快速测向算法

提出了一种双基地MIMO雷达的离开角(DOD)和到达角(DOA)的快速估计算法,本算法需要结合已有的测向算法才能完成DOA、DOD的联合估计。首先,利用已有的算法将DOD估计出来。然后,利用已估计出来的DOD将多目标模型分解成多个单目标模型,从而完成DOA的快速估计。在DOA的估计过程中,不需要任何的奇异值分解和谱峰搜索,而且能够实现自动配对。本算法的主要优点是在保证估计精确度的前提下简化原算法,即使在DOD未能被精确估计的前提下,依然能得出比较理想的DOA估计。仿真实验证明了本文算法的有效性。     

修正STFD-ESPRIT到达角估计

提出了基于修正空间时频分布(STFD)矩阵的ESPRIT算法以实现对宽带线性调频信号的到达角估计.通过求阵元输出间的互Wigner-Ville分布(XWVD),并以其幅值最大值对应时频点的XWVD值作为修正STFD矩阵对应的元素,则该矩阵具有类似窄带信号阵列协方差矩阵类似的数学结构;在均匀直线阵列下,阵列输出的修正STFD矩阵在利用变换矩阵进行变换后具有平移不变性,为此可应用ESPRIT算法以实现DOA估计.     

双基地MIMO雷达目标定位及互耦自校正算法

利用均匀线阵互耦矩阵的带状和对称Toeplitz特性,提出了一种基于旋转不变技术估计目标参数(ESPRIT)的双基地多输入多输出(MIMO)雷达目标定位及互耦自校正算法.该算法通过ESPRIT算法中子阵的选取,将目标二维方位角估计与互耦参数估计相"去耦",角度估计过程不需任何互耦矩阵信息,且估计精度高、分辨力强;基于对目标二维方位角的估计,算法还可以精确地估计出互耦矩阵,从而实现双基地MIMO雷达的互耦自校正.该算法对目标二维方位角与互耦矩阵的估计不涉及任何角度搜索和迭代过程,具有较小的运算量.计算机仿真结果证明了该算法的正确性和可行性。     

基于解相干TOFS改进算法研究

针对频域子空间正交性测试（TOFS）算法不能处理宽带相干信号波达方向估计（DOA）的问题,提出两种解决方法：一是将修正 Toeplitz协方差矩阵重构技术应用到原TOFS算法中,对各频点协方差矩阵做修正 Toeplitz化预处理,恢复协方差矩阵的秩与目标数目相等,该方法在低信噪比估计精度有所提高,但会导致阵列孔径的减小,当信源数目较多时差较高;是提出一种基于虚拟变换的解相干TOFS改进算法,该方法利用各频点协方差矩阵的特定元素构造虚拟阵列接收数据,而后进行虚拟空间平滑以达到解相干的目的,与现有算法相比,该算法没有阵列自由度损失,且在低信噪比下算法DOA估计精度有了较大程度提高。数值仿真结果验证了该算法的可行性。     

非圆信号的二维相干测向新方法

传统的二维相干测向算法都是针对圆信号提出的,且要求大快拍数和较多阵元数,在低信噪比时估计性能较差.通过充分利用非圆信号的特点和L型阵列的结构优势,提出了一种非圆信号的二维解相干新方法.该方法利用阵列接收信号数据及其共轭信号数据,重新构造阵列接收数据矩阵,有效地扩展了阵列孔径;同时,提出了一种修正的空间平滑技术进行解相干,最后采用ESPRIT算法实现相干信号的二维DOA估计.所提方法具有阵列利用率高的优点,能够有效弥补传统二维测向算法阵列利用率低的缺点,提高了ESPRIT算法在低信噪比时的估计性能.实验仿真结果表明,所提方法能够有效实现二维相干信号估计并且估计性能优良.     

Matrix reconstruction high accuracy DOA estimation algorithm on the Nested array

For the nested array, the covariance matrix of the receiving data is pulled into a column vector by using the Khatri-Rao product, which is equivalent receiving data turned into the single snapshot. In the case of the covariance matrix being vectored, a new matrix reconstruction is presented to build up the rank of the new covariance matrix and the ESPRIT algorithm of an improved matrix reconstruction is proposed in this paper. The covariance matrix on the virtual array will be restored and more matrices can be reconstructed by using this approach.Then, the DOA estimation is obtained based on the ESPRIT algorithm of matrix reconstruction. Simulation results demonstrate that the proposed method achieves accurate DOA estimation when the number of targets is larger than that of array elements.     

Robust adaptive beamforming with the two level nested array

For the beamforming problem in the two level nested array under the condition of signal model mismatch, this paper proposes a robust adaptive beamforming algorithm based on efficient interference-plus-noise covariance matrix reconstruction and semi-definite programming(SDP). Firstly, by using the diagonal growth-curve(DGC) model of the received signal and the search-free ESPRIT method, we reconstruct the interference-plus-noise covariance matrix of the virtual array precisely; then, the interference-plus-noise covariance matrix and a little prior information are applied to construct the optimization problem in robust adaptive beamforming, which can effectively decrease the performance degradation of the traditional MVDR filter in nonideal signal circumstances; finally, the optimization problem can be approximately expressed as an SDP problem by using the SDP relaxation method, and we can resort to the convex optimization software to solve it. Simulation results demonstrate that the proposed method achieves a higher output SINR under different input SNRs or sampling snapshots circumstances as compared to traditional methods.     

基于矢量传感器的高分辨频率估计算法研究

基于子空间分解的ESPRIT算法常用在阵列处理中对目标进行DOA估计．如果将空间的位移变成时间的延迟，单个矢量传感器可以实现高分辨率的频率估计．将ESPRIT与矢量传感器相结合，研究了高分辨率频率估计算法，建立了矢量传感器的数据模型，推导了矢量传感器的空时阵列流形，通过对协方差矩阵进行子空间分解，求得目标信号的频率估计值．仿真计算研究了不同信噪比、采样频率和数据长度条件下该算法的性能．结果表明基于矢量传感器的算法比基于声压传感器的算法具有更高的频率估计精确度．     

矢量重构解相干的波达方向估计新方法

针对相干信号波达方向(Direction of Arrival, DOA)估计问题,提出一种新的矢量重构解相干方法——变参考阵元数据互相关矢量重构算法。算法依次改变阵列参考阵元,求得所有阵元接收数据与对应参考阵元接收数据之间的互相关信息,并以此作为重构矩阵的列矢量构造一个等效协方差矩阵,然后基于MUSIC和ESPRIT算法,估计相干信号的波达方向。数学推导和理论分析表明,重构的矩阵能对相干信号完全解相干。算法不损失阵列孔径,在低信噪比和少量快拍数据条件下,估计性能要优于Toeplitz矩阵重构算法和前后向空间平滑算法。     

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。     

脉冲性噪声中二维波达方向估计算法

介绍了Alpha稳定分布和其分数低阶矩(FLOM),设计了一种用于2-D波达方向(DOA)估计的阵列配置,并基于相控分数低阶矩(PFLOM)提出了2-D DOA算法.由接收信号的PFLOM协方差矩阵得到有用信号的PFLOM协方差矩阵,对其进行特征值分解,并利用最小二乘或总体最小二乘方法就可得到DOA.最后,比较了基于传...     

一种用于矩形阵列的二维波达方向估计方法

针对现有使用均匀矩形阵列或稀疏矩形阵列的二维无格波达方向估计方法的性能欠佳的问题,提出一种基于二阶特普利茨矩阵重构和二维旋转不变参数估计技术的无格波达方向估计方法。使用均匀矩形阵列或稀疏矩形阵列,对其接收信号的协方差矩阵进行二阶特普利茨结构表达,通过log-det稀疏测度与正定约束构造约束优化问题,并使用优化最小算法求解,最后通过二维旋转不变参数估计技术估计源的二维波达方向,即方位角与俯仰角。这种方法需要多次求解半定规划问题,计算复杂度相对较高,但能获得更好的波达方向估计性能。在仿真实验中,这种方法在均匀矩形阵列或稀疏矩形阵列条件下均有非常低的均方根误差,接近克拉美罗界,证明了其良好的波达方向估计性能。