基于三维压缩感知的MIMO雷达角度估计算法

基于张量模型的参数估计是雷达信号处理的一个发展趋势,然而现有张量算法无法在估计精度和计算复杂度方面达到良好的折衷。为解决上述问题,提出一种三维压缩感知（Three-way compressive sensing,TWCS）的多输入多输出雷达角度估计算法。利用匹配滤波后的信号内部隐含的多维结构,将接收数据堆叠成一个三阶张量模型。为降低高维张量在存储和计算方面的复杂性,利用高阶奇异值分解对高维张量数据进行压缩。其次将压缩后的张量与三线性模型相联系,获取压缩的方向矩阵。利用目标角度在所处背景的稀疏性,设计两个过完备字典,采用优化的方法获取目标角度。由于利用了接收数据的多维结构,TWCS中参数估计的精度要优于传统的子空间算法。此外所提TWCS算法不需要额外配对计算,且能进一步获取目标的多普勒信息。最后,利用仿真实验验证TWCS算法的估计效果。     

机器人运动学中的四元数矩阵和基变换矩阵

本文提出了用四元数矩阵描述机器人杆件空间方位的办法,进而给出了机器人位置的四元数矩阵和基变换矩阵方程,利用这两种矩阵完成任意自由度机器人的位置和姿态计算.本文提出的办法是用极少(一般为一次、最多为2次)的基变换取代全部大量的坐标变换.计算过程明显简化.     

双基地MIMO雷达中基于传播算子的DOD和DOA估计算法

多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)雷达利用多个天线发送和接收信号,具有超过传统相控阵的潜在优势.本文提出一种双基地MIMO雷达中基于传播算子的离开角(Direction of departure,DOD)和到达角(Direction of arrival,DOA)估计...     

单基地MIMO雷达中相干目标的波达角和多普勒频率快速联合估计算法

针对单基地MIMO中相干目标的波达角（Direction-of-arrival,DOA）和多普勒频率联合估计问题,提出了一种降维-前向平滑-传播算子算法（Reduced dimension-forward spatial smoothing-propagator method,RD-FSS-PM）。该算法首先通过对接收信号进行降维变换以降低复杂度,继而利用前向平滑技术（Forward spatial smoothing,FSS）实现解相干,最后通过传播算子算法（Propagator method,PM）实现了对相干目标的波达角和多普勒频率联合估计,且无需额外配对。与传统的FSS-PM算法相比,所提算法波达角估计性能提升,多普勒频率估计性能接近而复杂度大大降低。本文同时分析了算法的理论均方误差（Mean squared error,MSE）和单基地MIMO雷达中波达角和多普勒频率联合估计问题的克拉美罗界（Cramer-Rao bound,CRB）。最后提供了详尽的仿真实验以验证算法的性能。     

基于四元数矩阵奇异值分解的彩色图像分解

讨论了四元数矩阵的奇异值分解(QSVD),四元数矩阵的奇异值仍是正实数,但两个酉矩阵是含有四元数的四元数矩阵.给出通过四元数矩阵的等价实矩阵求解QSVD的有效算法.最后应用QSVD进行彩色图像分解,并给出了在Fruits、Baboon等图像上的实验结果.QSVD使许多基于SVD的图像处理方法可以推广到彩色图像处理上而不...     

非均匀白噪声条件下的相干MIMO雷达角度估计

在多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达系统的角度估计中,混入接收机的噪声通常被假设为均匀的.然而,实际场景下往往是非均匀噪声,使得噪声协方差矩阵是未知的.若直接应用传统的子空间估计算法,如二维多重信号分类(Two-dimensional Multiple Signa...     

均匀圆阵MIMO雷达中的DOA估计新算法

当前多输入多输出(MIMO)雷达波达方向(DOA)估计的研究均以传统算法为依托,无法估计具有循环平稳特性的信号的波达方向。因上述一类信号广泛运用于信号处理领域,为改进传统算法,提出了一种基于循环统计量的MIMO雷达DOA估计新算法,均匀圆阵可进行360度全方位、无模糊的方位估计,可同时提供方位角和俯仰角信息,并在均匀圆阵中进行了新算法的理论推导,实现了在非平稳信号环境中对俯仰角和方位角同时估计。     

基于四元数EKF的低成本MEMS姿态估计算法

低成本MEMS器件具有低精度高噪声特点,其误差随时间不断累加,无法满足长时间载体姿态测量要求,针对此问题,设计了基于四元数扩展卡尔曼滤波器EKF(Extended Kalman Filter)的姿态估计算法。该算法将姿态四元数作为EKF滤波器状态,应用测量的角速率完成滤波器时间更新;应用载体所处位置的重力场与地磁场数据,完成滤波器量测更新,抑制了姿态误差发散,解决了长时间姿态测量问题。为检验算法可行性,分别开展了转台精度实验与静态实验,实验结果表明:俯仰、横滚角精度优于0.1°,航向角精度优于0.2°,2 h内静态试验期间姿态角误差标准差为0.07°,无发散问题,具备长时间姿态测量要求。     

色噪声环境下双基地MIMO雷达相干目标角度估计算法

通过研究多输入多输出(Multiple input and multiple out,MIMO)雷达的角度估计算法,针对色噪声环境下双基地MIMO雷达相干目标角度估计问题,基于双基地MIMO雷达的信号模型,利用MIMO雷达的接收数据,通过四阶累积量的计算消除了色噪声的影响,并证明得到的一组矢量包含所有目标的角度信息;然后利用得到的四阶累积量矢量构造出块Hankel矩阵,并证明该矩阵的秩等于目标总数,且不受信号相干性的影响,通过奇异值分解,结合ESPRIT算法实现了色噪声环境下对相干目标的角度估计.算法结合四阶累积量和MIMO雷达的估计性能,具有自动抑制加性高斯白噪声和色噪声的能力,实现了相干目标的有效估计和参数的自动配对,提高了抗噪能力,更利于在实际中应用.最后计算机仿真结果证实了算法的有效性和可行性.     

基于四元数矩阵奇异值分解的彩色图像识别

本文首先以实验证明了彩色图像矩阵的奇异值（SVS）仅含有图像的少量信息，大量信体现在图像矩阵的奇异值分解（SVDQ）的两个四元数酉矩阵中。然后给出了一种新的图像特征提取方法。该方法将图像投影到SVDQ的各个正交基上，得到投影系数向量。将此向量作为图像的代数特征并用于彩色图像识别中。实验表明，与奇异值特征向量用于彩色图像识别方法相比，本文方法显著提高了识别率。     

基于双L阵的双基地MIMO雷达多目标角度估计

提出了发射和接收均为L阵配置下的双基地MIMO雷达多目标角度估计的方法.基于ESPRIT算法,分别提取出发射、接收端的方位和俯仰旋转不变因子,构造了2个配对复矩阵并对其特征分解,根据特征值的实部和虚部分别估计出发射方位和俯仰角,接收方位和俯仰角,并实现了各角度间的自动配对.推导了双L阵配置下双基地MIMO雷达角度估计的克拉美罗界.仿真结果验证了本文算法的有效性.     

空间色噪声环境下双基地MIMO雷达多目标角度估计和互耦自校正

提出了在空间色噪声环境下双基地MIMO雷达多目标角度估计和互耦自校正的算法.利用四阶累积量能抑制空间色噪声的特性,对数据进行预处理.通过互耦系数矩阵的Toeplitz特性和ESPRIT算法思想,分别提取出发射端和接收端的旋转不变因子,并且实现了发射角和接收角的自动配对.最后利用估计出来的发射角和接收角,采用拉格朗日乘数法实现了互耦系数的自校正.仿真结果证明了本文算法的有效性.     

基于圆阵双基地MIMO雷达多维角度联合估计

提出了一种基于均匀圆阵双基地MIMO雷达多目标多维角度估计的新算法。对阵列接收信号进行分析,表明其具有平行因子三线性模型特征,利用该模型低秩分解的唯一性条件,从分解得到的矩阵中联合估计出多维角度。该方法无需谱峰搜索,可实现参数的同时估计与配对,与基于旋转不变参数估计技术(Estimation of signal parameters via rotational invariance techniques,ESPRIT)思想的算法相比具有更高的估计精度,而且在小样本数下也能较好地工作。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于压缩感知的高阶MIMO系统信道估值算法

针对通信网络中的天线数量巨大，很难完成对信道的有效计算与估值。借助于高阶多输入多输出（MIMO）系统的可靠性，提出了一种基于压缩感知的信道估值高阶MIMO系统。设计了一种简单的导频结构，以降低计算复杂度；利用导频序列长度可以随着信道稀疏度变化情况自适应的调整，从而节省了导频资源的开销。仿真实验表明，与传统的信道估计算法比较，在相同的信道估计精度条件下，HMCE-CS算法可以降低平均导频序列长度；或者在相同的导频序列长度条件下，HMCE-CS算法可以提高信道估计精度，验证了该算法的有效性。     

通道参数对MIMO雷达估计性能的影响效果分析

为在目标参数估计中正确处理MIMO雷达收发通道网的未知系数,提出并建立了3种通道参数模型,分别推导了各模型下的目标估计和克拉美罗界(Cramer-Rao lower bound,CRLB),比较了各模型下的参数估计性能,研究了通道参数的不同处理方法对MIMO雷达估计性能的影响效果。理论分析表明,在目标估计时如果将通道系数作为未知参量与目标参数联合估计,可比将其作为随机参量求期望获得更高的参数估计精度,而且随着信噪比的降低两者的参数估计性能差异会随之扩大。仿真实验也验证了上述结论的正确性。     

基于相干模型的机载雷达杂波模拟器

为评估机载雷达性能需要研制杂波模拟器,采用软件硬件相结合的方法,根据机载雷达杂波相干模型产生杂波模拟基带数据,将该数据传送给模拟器,由模拟器将基带杂波数字信号进行数字上变频并转换为中频模拟信号;该模拟器能够根据不同的设置参数生成符合要求的功率谱特征和信号幅度分布特征的杂波模拟信号,其实测结果和仿真结果相一致;该模拟器设计简单、灵活,通用性强,为机载雷达杂波的模拟和工程实现提供了可行的方法。