自适应阵列天线中DOA估计算法研究

波达方向(DOA)估计是自适应阵列天线系统中的一个关键技术之一,通过对波达方向估计算法中的延迟-相加算法、Capon最小方差算法和多重信号分类算法分别进行讨论,并建立均匀直线阵对这3种算法分别进行仿真,仿真结果证明多重信号分类算法相对于前两种算法有最尖锐的谱峰和最高的分辨率。     

共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计算法

 针对共形天线阵列流形的特点,提出了共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计算法.算法的方位估计不需要信源极化状态的任何信息,估计精度高、分辨力强,在完成信源方位估计的同时,还可以精确的估计出信源的极化状态,不需要参数配对,实现了共形阵列天线信源方位与极化状态的联合估计.算法仅需要二维参数搜索,计算量比已有的联合估计算法小,且适用于任意共形载体,具有广泛的应用范围.对算法参数估计的理论性能进行了分析推导,给出了参数估计的CRB(Cramer-Rao Bound),并通过Monte-Carlo仿真实验验证了理论分析的正确性与算法的有效性.     

无源单通道阵列快速DOA估计算法

针对现有无源单通道阵列DOA估计算法复杂度较高,实时性较差的问题,提出一种适用于单通道阵列的快速DOA估计算法。该算法将常规多通道阵列的空间FFT算法引入单通道阵列信号处理中,将通道切换时间带入FFT运算,构建了新的变换核函数,利用该核函数可直接对单通道阵列的采样信号进行空间FFT变换,基于此提出了适用于单通道阵列的SAA—FFT算法。理论分析与仿真实验证明了该算法的有效性。     

缝隙阵列天线DOA估计的互耦影响与修正

互耦的存在严重影响了DOA估计的精度，文中研究了存在互耦情况下的DOA估计问题，重点讨论了阵列单元互耦效应的有效计算和对MUSIC算法的修正问题；以缝隙阵列天线为例，通过对无限阵散射参量的修正得到有限阵的散射矩阵和阻抗矩阵，进而通过阻抗矩阵估计互耦的影响，并对MUSIC算法进行修正，最后给出了仿真结果。     

基于MUSIC算法的球面共形阵DOA估计

由于球面共形天线阵所具有的特殊性质,使得其利用经典MUSIC算法进行DOA估计时,导向矢量与噪声子空间不正交,算法性能受到较大影响。在考虑各阵元接收某信号强度不一致的同时,根据子阵内阵元相似度高这一特点,对基于子阵分割的有向阵元MUSIC算法在球面共形阵上进行了DOA估计仿真实验,结果表明:该方法应用于球面共形阵,可以快速准确地估计出多个信号的DOA。     

一种基于天线阵列预处理盲多用户检测算法及其对DOA估计误差的鲁棒性研究

本文提出了一种基于天线阵列的预处理判决反馈最小二乘恒模盲多用户检测算法,称为PDF-LSCMA算法.它是对天线阵列接收信号经预处理,采用判决反馈最小二乘恒模算法进行多用户检测,确保了算法收敛于期望信号.文中就预处理中所用到的波达方向估计误差对PDF-LSCMA算法的影响进行了理论分析,给出了波达方向估计的取值范围,并用计算机仿真对这种算法及分析结果进行了验证.     

锥面共形阵列信源方位和极化参数的联合估计算法

该文用交叉电偶极子对在锥面共形载体表面构造极化敏感阵列,在建立其快拍数据模型的基础上实现了信源方位和极化参数的联合估计。算法首先通过合理的矩阵变换将阵列流形中的信源方位和极化信息去耦合,然后分别根据秩损理论和旋转不变子空间思想对其进行估计,最后通过一种轮换比对配对方法实现信源方位和极化参数的联合估计。Monte-Carlo仿真实验表明,所提算法可以很好地解决锥面共形阵列的多参数联合估计问题。     

Blind Joint Symbol Detection and DOA Estimation for OFDM System with Antenna Array

An analysis of the received signal of Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system with array antennas shows that the received signal has trilinear model characteristics. Trilinear decomposition-based joint symbol detection and direction of arrival (DOA) estimation for OFDM system with antenna array is proposed in this paper. The simulation results reveal that the symbol detection performance of the proposed algorithm is very close to the post-FFT receiver with perfect channel state information; DOA estimation performance is very close to least squares method, and even this algorithm supports small sample sizes. Finally this algorithm does not require the channel fading information, DOA and training sequence or pilot information, so it has blind characteristics.

基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达在阵元故障时虚拟阵列输出数据矩阵会出现大量的整行数据丢失,由于阵列接收数据矩阵的不完整而导致对波达方向(Direction of Arrival,DOA)的估计性能恶化。大多数低秩矩阵填充算法要求缺失数据随机分布于不完整的矩阵中,无法适用于整行缺失数据的恢复问题。为此,提出了一种基于低秩块Hankel矩阵正则化的阵元故障MIMO雷达DOA估计方法。首先,通过奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)降低虚拟阵列输出矩阵的维度,以减少计算复杂度。然后,对降维数据矩阵建立基于块Hankel矩阵正则化的低秩矩阵填充模型,在该模型中将MIMO雷达降维数据矩阵排列成块Hankel 矩阵并施加Schatten-p 范数作为正则项。最后,结合交替方向乘子法(Alternate Direction Multiplier Method,ADMM)求解该模型,获得完整的MIMO雷达降维数据矩阵。仿真结果表明,所提方法能够有效恢复降维数据矩阵中的整行数据缺失,具有较高的DOA估计精度和实时性,在阵元故障率低于50.0%时DOA估计精度优于现有方法。     

锥面共形阵列天线盲极化DOA估计算法

 由于共形载体曲率的影响,共形阵列天线中各阵元单元方向图具有不同的指向,使得共形阵列天线具有了多极化特性(Polarization Diversity),为了描述共形阵列天线的多极化特性,通常在共形阵列天线的快拍数据模型中引入阵列入射信号的极化参数,因此共形阵列天线的DOA(Direction-Of-Arrival)估计需要与阵列入射信号极化参数联合估计.本文提出了一种盲极化DOA估计算法,通过在锥面共形阵列天线中设置三对特殊子阵,利用ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)算法,将入射信号极化参数与二维角参数去耦合,在入射信号极化参数未知条件下实现了高分辨DOA估计,并对估计性能进行了理论分析与推导,给出了参数估计的CRB(Cramer-Rao Bound),通过Monte Carlo仿真实验验证了DOA估计算法的有效性.     

基于空间频率估计的阵列测向方法

针对窄带信号模型下的均匀线性阵列测向,提出一种基于空间频率估计的高效快速测向方法,介绍了该方法的测向原理,研究了空间采样率与无模糊入射角估计范围之间的关系,分析了影响测向误差的因素.基于该方法对一种阵列构型下的信号入射角进行了仿真估计.结果表明,利用所提方法可以在采用均匀阵列模型的情况下达到较高的测向精度.     

协方差矩阵稀疏表示在网格失配波达方向估计中的应用

该文利用了入射信号在空域的稀疏性,将波达方向（DOA）估计问题描述为在网格划分的空间协方差矩阵稀疏表示模型,并将其松弛为一个凸问题,从而提出了一种网格匹配下的交替迭代方法（AIEGM）。传统的基于稀疏重构的波达方向估计算法由于其模型的局限性,一旦入射角不在预先设定的离散化网格上,就会造成估计性能的急剧恶化。针对这个问题,该算法可以在离散化网格比较粗糙的前提下,通过交替迭代的方法求解一系列基追踪去噪（BPDN）问题,对于不在网格上的真实角度估计值进行修正,从而达到更精确的波达方向估计。仿真结果证明了AIEGM算法的有效性。      

基于L型阵的ESPRIT算法在DOA估计中的应用

针对多信号同时测向问题,提出了一种基于L型阵的ESPRIT波达方向估计算法.利用阵元几何平移不变的特性,构造了包含多个入射信号特征向量的估计量,估计出入射信号的方位角和俯仰角.不需要二维谱峰搜索,能够在实数域中直接获得信号子空间,并且能够实现多个信号的同时估计,有效降低运算量.计算机仿真验证了算法的有效性.     

超分辨测向天线阵性能的计算机仿真研究

本文在music算法的基础上首先对其进行分析、完善,并给出了在任意形状天线阵列超分辨测向的通用算法,简要地概括出了算法实现的具体步骤,同时对该通用算法做了改进、提出了插值后的music算法,该算法能展宽测向的频率范围,提高了测向的精度,然后利用music算法寺均匀直线阵、均匀正方形阵、均匀圆形阵用matlab语言进行了计算机仿真实验研究,并给出了一些具体的实验结果。     

一种十字形天线阵及其性能研究

本文提出一种智能天线阵列,使用样本相关矩阵直接求逆算法(DMI)通过Matlab仿真得出阵列的方向图,输出信噪比与输入角度及输入噪声幅度的关系图,在同等条件下对阵元数相同的均匀直线阵、均匀圆阵进行仿真,与之对比.比较结果表明其方向图优于均匀直线阵和均匀圆阵,克服了均匀直线阵主瓣波束对称出现干扰信号与期望信号对称于出现时天线不能正常工作的问题;输出信噪比与均匀直线阵相当,优于均匀圆阵;天线尺寸比均匀直线阵大大减小,比均匀圆阵大.     

智能天线中的DOA估计算法的研究

波达方向(DOA)估计的基本问题就是确定同时处在空间某一区域内多个感兴趣的信号的空间位置(即各个信号到达阵列参考阵元的方位角,简称波达方向).提取波达方向信息是智能天线技术中的关键任务之一.文中主要研究波速方向估计算法中的延迟一相加法,Capon最小方差法,常规MUSIC算法和改进型MUSIC算法.通过仿真,比较了不同波达方向估计算法的性能.     

基于虚拟阵列扩展的DOA估计

讨论了基于虚拟阵列扩展的DOA估计问题,对此问题传统阵列处理方法主要利用高阶累积量进行阵列扩展,计算量较大。在四阶矩基础上,通过扩大阵列孔径和自由度解决信源数目较阵元数多的DOA估计问题,利用特殊矩阵对扩展阵列的冗余信息进行剔除,降低了计算复杂度,提高了计算效率。仿真结果验证算法高效可靠,为工程实现提供了理论基础。     

一种矢量传感器阵列误差的自校正算法及DOA估计

突破大多数阵列误差校正技术针对标量传感器阵列误差模型的限制,提出一种对电磁场矢量传感器阵列误差进行自校正的方法。该方法针对存在方位依赖阵元幅相误差的矢量传感器阵列模型;所提算法基于子空间的思想可对任意极化状态多源信号的信源方位、极化参数和对应的阵元幅相误差进行无模糊联合估计;该方法适用于具有任意几何结构的矢量传感器阵列,仿真试验表明了该算法的有效性。     

复合式均匀圆阵提高相关信号DOA估计性能

为使均匀圆阵能进行相关信号的全方位DOA估计及提高系统性能,论文利用基于自适应天线 理论方向图综合技术的子圆阵构成复合式测向均匀圆阵,再运用混合DOA估计方法进行DOA估计。仿 真结果证明复合式测向均匀圆阵在一定程度上使分布区域较广的相关信号的DOA估计成为可能;增加了 可检测的信源数目;提高了系统抗干扰能力及分辨率、使系统判模糊能力增强,稳健性能增加。     

单快拍数据的分布式阵列DOA估计

该文针对分布式阵列相干信号单次快拍波达方向估计问题,提出一种基于状态空间平衡法的1维波达角估计算法。该算法首先直接利用单快拍数据以分布式阵列每个子阵单元进行Hankle矩阵构造,然后采用状态空间平衡法,分别获得低精度无模糊的子阵单元内DOA估计和高精度有模糊的子阵单元间DOA估计,最后结合配对和解模糊算法获得高精度无模糊DOA估计。该算法不受信号形式限制,可同时对相干信号和非相干信号进行处理,能充分利用分布式阵列扩展阵列物理孔径特性,获得较高的DOA估计精度。计算机仿真结果验证了所提算法的有效性。