基于矢量水听器线谱法目标方位估计

利用矢量水听器收集到的声压和振速信息,研究基于互谱法分析单目标的强线谱来进行目标方位估计。提出了单线谱法和多线谱法两种目标方位估计方法。其中,在分析多线谱法方位估计时,采用了直接平均和加权平均两种处理方法对多线谱进行处理,旨在提高目标方位估计精度。在原理阐述的基础上,通过仿真和湖试实验进一步分析比较了两种方位估计方法。     

正弦波频率估计的牛顿迭代方法初始值研究

本文分析了Rife算法的性能,指出当信号频率位于量化频率点附近时它的精度降低,以它为初始值进行牛顿迭代会导致不收敛.针对此问题,本文提出了一种修正Rife(MRife)算法,通过对信号进行频移,使新信号的频率位于两个相邻量化频率点的中心区域,然后再利用Rife算法进行频率估计.仿真结果表明修正Rife算法性能不随被估计信号的频率分布而产生波动,以它为初始值进行一次迭代得到的频率估计值的方差在整个频段都接近克拉美-罗限,具有稳定的性能.     

一种新型自适应天线的波达方向估计特性分析

针对杜惠平(1999)提出的一种基于菲涅尔相位修正聚焦结构的多波束自适应天线,利用最大似然估计算法实现了这种自适应天线的空间来波方向估计,考虑了信躁比、快拍次数和阵元间距等参数对估计结果的影响,分析了估计的统计性能及其克拉美-罗界,所做工作适用于透射型和反射型菲涅尔区板天线。仿真计算与有关文献理论分析结果吻合较好,表明本文建立的菲涅尔区天线波达方向估计模型的有效性。     

基于MEMS矢量传声器的声源DOA估计

微机电系统（Micro Electro Mechanical System,MEMS）矢量传声器在声源波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计领域具有巨大的潜力及优势。本文分析MEMS矢量传声器接收信号模型,并结合随机性最大似然原理推导矢量传声器DOA估计模型。针对时变非均匀噪声影响矢量传声器DOA估计性能的问题,提出基于空间噪声预白化的极大似然DOA估计方法。此外,开展仿真分析及园区环境下的定向验证试验。结果表明,通过噪声协方差估计矩阵对矢量传声器接收信号数据进行预白化处理,能够克服时变非均匀噪声对信号协方差矩阵的影响,实现矢量传声器对目标DOA精确估计,验证了该方法的有效性及实用性。     

单通道高阶调制线性混合信号的频偏估计

针对具有固定帧长和固定帧同步序列的单通道高阶调制线性混合信号,当两路信号编码异步时,在已知帧长的条件下提出一种基于最大似然准则的频偏估计算法,并给出了算法的有效频偏估计范围。算法通过求互相关获得目标函数,并利用分级搜索的方法估计频偏。为对算法的性能进行评价,文中同时推导了混合信号频偏估计的克拉美罗界（Cramer-Rao Bound ,CRB ）。仿真结果表明,算法在低 Eb／N0下可获得接近CRB的估计性能。此外,算法还适用于功率非对称的混合信号。     

被动虚拟阵列的CRB界及最大似然估计方法研究

针对利用机载运动平台对窄带微波信号进行侦测的背景,研究了被动虚拟阵列（PASA）对窄带微波信号的参数估计性能。在考虑方向角、频率和幅度均为未知参数的条件下,推导了方向角估计的克拉美劳界（CRB）的表达式,同时给出了PASA合成孔径长度的选取方案。另外,本文给出了PASA对方位角估计的最大似然（ML）估计算法。研究表明,随着合成孔径长度和信噪比的增加,ML估计误差可以很快地收敛于CRB,但存在阈值效应。计算机仿真结果验证了本文研究结果的正确性。     

二进制移相键控信号信噪比估计研究

通过使用最大似然估计算法,对二相移相键控（2PSK）信号在高斯白噪声条件下的信噪比估计进行了研究,推导出信号功率、噪声功率的估计公式,依据该公式构建了2PSK的信噪比估计仿真模型,并在Matlab中进行了仿真计算,仿真结果表明在数据长度达到2000个左右时,信噪比的估计性能较好。     

基于矢量水听器的信号调理电路设计研究

矢量水听器可以有效地获取水下的声信号,并将其转化成可以进行处理的电信号,但是此信号十分微弱,并且掺杂着水中复杂的噪声,为了有效实现信号处理,设计了信号调理电路,分为电源模块、放大模块和滤波模块,可以提高输出信号的信噪比。通过对电路进行仿真以及测试实验,验证了设计的有效性。     

单矢量水听器二维DOA和频率联合估计算法

基于单矢量水听器,利用时延数据构造两个阵形相同的子阵,运用LS-ESPRIT方法,对信号数据矩阵进行特征值分解,提取其特征值和相应的特征向量中包含的频率和角度信息,从而实现单频窄带信号的二维DOA和频率的联合估计。具有较好的估计精度,无需搜索过程并且能够实现三维参数的自动配对。使用MATLAB进行仿真,与基于单矢量水听器的波达方向矩阵法和基于声压阵的LS-ESPRIT方法进行比较,结果表明,该方法具有较好估计性能。     

信号数目估计错误的最大似然波达方向估计的性能分析

本文分析了汝信号数目估计与真正的信号数目有出入时的波达方面（ＤＯＡ）最大似然（ＭＬ）估计的性能。中给出此时角度估计的渐近分布，也就给出这一估计的渐近方差的角析表达式，计算机模拟试验表明，理论预计结果是相当准确的。     

基于传播算子的声学矢量传感器阵列 扩展孔径二维DOA估计算法

 本文提出一种基于传播算子的声学矢量传感器阵列扩展孔径二维DOA估计算法.首先,利用传播算子方法得到一组高精度模糊的DOA估计值;然后,利用声学矢量传感器的特点得到另一组低精度无模糊的DOA估计值;最后,利用无模糊估计值对模糊估计值进行解模糊处理,得到高精度无模糊的DOA估计值.提出的算法无需进行特征值分解或奇异值分解进行信号子空间/噪声子空间的估计.与基于ESPRIT的算法相比,提出的算法的计算量约为信号个数与声学矢量传感器个数的四倍之比.计算机仿真结果表明在信噪比不是很低时,提出的算法与基于ESPRIT的算法具有相当的估计性能.     

基于矢量传感器MIMO雷达的发射极化优化DOA估计算法

针对常规矢量传感器MIMO雷达没有利用发射极化信息导致波达方向(DOA)估计精度较差的问题,该文提出一种克拉美罗界(CRB)最小化的发射极化优化算法。首先建立矢量传感器MIMO雷达的接收信号模型;然后分析固定发射极化矢量传感器MIMO雷达DOA估计算法的不足;接着推导任意发射极化状态下的CRB,计算最小CRB对应的极化状态;最后利用该优化极化状态采用固定极化DOA估计算法得到DOA估计。该算法的DOA估计精度高于固定极化DOA估计算法。且该算法的2维DOA估计可自动配对,发射电磁矢量传感天线位置可任意。仿真结果证明了该算法的有效性。     

矢量传感器的复声强法定向技术研究

矢量传感器可以空间共点、同步测量声压与质点振速的各正交分量。为了对水下目标进行定位,基于声压与振速联合信号处理的理论,研究了复声强法对水下目标信号的定向技术,并使用概率统计和直方图的理论对目标的方位角和俯仰角值进行了估计,在线谱分量存在的低频段对估计角度进行了概率统计,较好地解决了左右舷的分辨问题．实现目标的全空间无模糊定向。另外,通过计算机仿真验证了该方法中提出的定向算法。     

相干声波信号DOA单快拍矢量平滑估计与跟踪算法

本文研究了基于声矢量传感器阵列的相干信号波达方向(DOA)估计和跟踪问题.首先,根据中心对称均匀线阵方向矩阵的平移不变特性,提出了一种增强阵列有效孔径的单快拍矢量平滑估计算法(PVFSIA),该算法可以用于相干信号的DOA快速估计.在此基础上,提出了基于迭代的相干信号DOA跟踪算法,该算法无需奇异值分解和矩阵求逆运算,...     

基于高阶ESPRIT的单声矢量水听器近场声源定位

为避免传统近场定位算法需要三维搜索,计算量大的问题,该文结合高阶累积量提出一种适用于单矢量水听器近场声源定位的旋转不变子空间(ESPRIT)算法。首先通过定义一系列的四阶累积量矩阵,获得了3个不变性矩阵,然后从这些不变矩阵中提取近场源的位置信息,该方法可以得到目标的方位角、俯仰角和距离的封闭形式的解。最后通过仿真验证了本算法的有效性。     

Research on Link Quality Estimation Mechanism for Wireless Sensor Networks Based on Support Vector Machine

In the application of Wireless sensor net-works (WSNs), effective estimation for link quality is a basic issue in guarantying reliable data transmission and upper network protocol performance. A link quality es-timation mechanism is proposed, which is based on Sup-port vector machine (SVM) with multi-class classification. Under the analysis of the wireless link characteristics, two physical parameters of communication, Receive sig-nal strength indicator (RSSI) and Link quality indicator (LQI), are chosen as estimation parameters. The link qual-ity is divided into five levels according to Packet recep-tion rate (PRR). A link quality estimation model based on SVM with decision tree is established. The model is built on kernel functions of radial basis and polynomial re-spectively, in which RSSI, LQI are the input parameters. The experimental results show that the model is reason-able. Compared with the recent published link quality es-timation models, our model can estimate the current link quality accurately with a relative small number of probe packets, so that it costs less energy consumption than the one caused by sending a large number of probe packets. So this model which is high efficiency and energy saving can prolong the network life.     

基于单电磁矢量传感器的多参数联合估计

利用电磁矢量传感器来实现信号多参数的联合估计是近年来信号处理领域的一种新的方法和途径。基于单个电磁矢量传感器通过构造两组具有固定时延的接收数据,利用TLSESPRIT算法和矢量叉积相结合实现了多参数的联合估计,参数自动完成配对,可以最多同时估计5个不相关的信号,且空间到达角、极化参数的估计和信号频率的估计是两个相互独立的过程互不影响,与利用极化敏感阵列进行参数估计相比计算量小,并通过计算机仿真验证了此方法的有效性。     

基于声能流矢量补偿的水下目标高精度DOA估计

针对各向异性噪声对水下目标方位估计精度产生严重干扰的问题,文中提出了一种基于声能流矢量补偿的水下目标高精度DOA估计方法。该方法基于声压和质点振速联合信息处理技术,在有效降低各向同性噪声影响的同时得到各向异性噪声源分布模型,并根据各向异性噪声场声能流模型对各向异性噪声进行矢量补偿,进一步实现了对各向异性噪声的抑制,达到高精度估计的目的。通过数值仿真对该方法的性能进行了验证。仿真结果表明,在20 dB以下,文中方法精度均高于常规复声强器DOA估计,精度最高提高了21%。     

一种高指向性MEMS声矢量传感器结构设计与分析

设计了一种高指向性微机电系统(MEMS)声矢量传感器,结构采用了硅-玻璃(SOG)工艺,增大流体间隙,减小振动阻尼,并利用ANSYS软件分析了流体间隙对指向性的影响,以验证结构的高指向性.结果表明,在流体间隙从5 μm增大到30 μm时,振动振幅增大30倍,相位差最高增大126°,当入射角度变化量为80°时,相位差变化量增大了40°,传感器指向性得到了显著提高.此种设计有助于促进声矢量传感器的发展.     

声矢量阵自适应波束域广义似然比检测算法

为了解决水下强干扰背景下的远程弱目标被动探测问题,基于声矢量阵,本文提出了一种自适应波束域的检测算法。该算法首先对阵列接收数据进行波束域变换,令通带覆盖整个观测扇面,并自适应地抑制扇面外的强干扰信号;然后在波束域进行广义似然比检测。仿真结果表明,该算法能在强干扰背景下实现对远程弱目标的检测,并且具有恒虚警率特性。