一种基于Toeplitz矩阵重构的相干信源DOA估计算法

提出一种基于Toeplitz矩阵重构的相干信号源DOA估计算法。首先对各个阵元的接收数据与参考阵元（第一个阵元）的接收数据的相关函数进行排列,形成Hermitian Toeplitz矩阵,然后通过奇异值分解可以得到信号子空间和噪声子空间,从而实现相干信源的DOA估计。该算法在不减少阵列有效孔径的情况下,增加了可估计相干信号源数目,并在低信噪比条件下能够得到较好的估计性能,计算机仿真结果证实了算法的有效性。     

基于Toeplitz矩阵重构的相干信源波达方向估计研究

波达方向估计(DOA估计)是实现目标精确定位的重要内容。针对相干信号源的波达方向角估计问题,提出了一种能有效解相干的互相关矢量Toeplitz矩阵重构算法。该算法利用了阵列接收数据互相关矢量的内在关系,实现了相干源的完全解相干。该算法不损失阵列孔径,无需阵列平滑。仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于数据阵共扼重构的宽带相干源DOA估计算法

提出了一种基于阵列接收数据阵共扼重构的宽带源DOA估计方法。该算法在保持原ISM算法无需构造复杂聚焦阵的基础上，取前后向平滑的特例——子阵长度与阵元数相等，在每一子带对接收数据阵进行共扼重构，在不损失阵列孔径的前提下实现了相干源的DOA估计，并可提高对非相干源的估计性能。仿真结果验证了新方法的有效性。     

基于实值矩阵的宽带信号DOA估计方法

针对传统宽带信号DOA估计算法的高计算复杂度问题,提出使用实值矩阵改进的算法。与传统算法在复数协方差矩阵的基础上进行DOA估计相比,本算法仅使用复数协方差矩阵的虚部构造出一个实值矩阵,并在此实值矩阵的基础上,使用子空间算法进行DOA估计。实值矩阵不仅能够降低特征值分解的计算量,而且得到的噪声子空间与真实DOA和镜像DOA均正交,因此在DOA迭代估计时,仅需要对一半的角度进行谱峰搜索,而对于搜索时出现的角度模糊问题,可通过MUSIC算法去模糊,从而达到正确估计效果。相比于传统宽带信号DOA估计算法,本算法在保持DOA估计精度几乎不变的基础上,有效降低了算法计算量,计算机仿真结果验证了本文算法的有效性。     

基于Toeplitz矩阵重构的相干信源二维DOA估计算法

针对空间相干信源的二维DOA估计问题,提出一种基于Toeplitz矩阵重构的新算法。采用垂直放置的L形阵列,通过对重构的Toeplitz矩阵进行特征分解,得到对应的噪声子空间,并用MUSIC算法进行有限次一维搜索,先后估计出俯仰角和相应的方位角。与空间平滑处理算法相比,不减少阵元的有效孔径,具有更强解相干能力,估计性能也优于后者。最后计算机仿真结果证实了算法的有效性和可行性。     

宽带相干信源波达方向估计(DOA)的新算法

辅助方向向量增加(ADVA)聚焦算法是非归一化的,存在聚焦损失。双边相关变换(TCT)聚焦算法是归一化的,不存在聚焦损失,但需要对目标的方位进行预估计。这不仅会使运算复杂,而且得到的聚焦矩阵也只是在预估角度上有最小范数解,在其他方向上则会产生偏离,因此不是稳健的。提出了一种在归一化的条件下,不需要方位预估计的、稳健的聚焦矩阵算法,算法的思想是将整个感兴趣的空间分成组,对每一组在归一化约束的条件下利用奇异值分解法求解最小化问题。通过仿真验证了该算法的有效性。     

宽带独立信号和相干信号的DOA估计

当独立信号和相干信号共存时,传统四阶累积量方法无法估计出宽带相干信号的来波方向(DOA),针对这个问题提出了一种新方法。该方法首先通过离散傅里叶变换,将宽带阵列接收数据分解为若干个窄带信号,构造出各个窄带频率处的自相关矩阵,再通过MUSIC(Multiple Signal Classification)算法估计出各个窄带信号的DOA,将各个窄带信号的空间谱相加求平均,通过谱峰搜索得到宽带独立信号的DOA;然后分离出独立信号的信息,构造出一个只包含宽带相干信号信息的矩阵,最后通过稀疏重构的方法估计出相干信号的DOA。计算机仿真结果证明该算法的正确性和有效性。     

高分辨率宽带相干信号波达方向的高效估计

本文给出了一种用于多源宽带相干信号波达方向（ＤＯＡ）估计的快速算法。它是基于信号子空间技术，通过截取中心窄带频段数据并进行空间平滑来获得支方向的高效估计。文中最后通过计算机仿真，与ＣＳＭ方法进行了比较，验证了本算法的快速，高分辨率等优良性能。     

基于双边相关变换的宽带DOA估计快速算法

基于双边相关变换提出了一种宽带DOA估计快速算法.与已有的双边相关变换(TCT)算法不同,本方法虽然基于聚焦误差最小提出,但最终处理却避开了聚焦矩阵的构造和聚焦过程,从而大大提高了运算效率.理论分析证明该方法在构造无噪相关矩阵的过程中隐含了对各个频率点信号能量的聚焦,从而保证在简化运算的同时不损失估计性能.计算机仿真验证了快速算法的有效性.     

宽带信号DOA估计处理方法研究

从频域上建立宽带阵列接收信号的模型,引出了2种宽带阵列信号处理的研究方法:非相干信号的处理方法(ISM)和相干信号子空间算法(CSM)。并利用MATLAB仿真软件,模拟远场、等功率、平稳的第三代移动通信手机信号,对2种算法性能进行对比。仿真结果表明,CSM算法相对ISM算法虽然加大了运算复杂度,但是能够更有效分辨出宽带相干信号。     

宽带循环平稳信号的二维空间谱估计

本文提出了一种新的宽带二维波达方向估计方法。理论分析表明,该方法不需要进行二维搜索,既适用于宽带信号,也适用于窄带信号,且能够实现二维参数的自动配对。通过利用循环平稳特性,该方法能够抑制宽带干扰和加性噪声的影响,从而大大提高了算法的信号检测能力。     

相干宽带线性调频信号的波达方向估计新方法

提出了一种相干宽带线性调频(LFM)信号的波达方向(DOA)估计新方法。该方法利用LFM信号在分数阶Fourier域上的解线调特性,构造出新的解线调域阵列数据模型,然后结合传统的矩阵重构解相干以及MUSIC算法实现相干LFM信号的DOA估计。若同时存在多组相干LFM信号入射,则首先在不同的能量聚集域上将各信号组分离,然后逐一进行各组内相干信号的DOA估计。该方法充分地挖掘了观测信号所包含的时频信息,增加了可检测的DOA数目,提高了分辨性能和抗噪声性能。此外,该方法无冗余阵元与孔径损失,且适用于任意流型阵列。仿真结果显示,在DOA估计的均方根误差(RMSE)相同时,与传统方法相比,本方法可获得8dB左右的信噪比增益。     

波达方向估计中的宽带信号个数检测新方法

在进行波达方向估计时,往往要对信号个数进行判断,传统的宽带信号个数检测方法需要在每个频点上进行多次采样,否则无法正确完成测向.针对此问题,提出了一种基于Bootstrap准则实现的宽带信号个数检测新方法.将宽带信号划分为若干个互不重叠的子带部分,之后对每个子带信号进行特征分解,利用特征值对相应的特征向量进行加权,再通过Bootstrap准则构造新的信号重采样矩阵,用聚类的方法判断出该子带上的信号个数,最后将各个子带上的结果进行综合判断出宽带信号个数.所提方法回避了聚焦的过程,且在非高斯噪声背景下也有较高的估计成功概率,尤其是在小快拍数下有着较好的估计性能,仿真结果证明了该方法的性能.     

一种新的相干信源DOA估计算法: 加权空间平滑协方差矩阵的Toeplitz矩阵拟合

文献[1]提出的最优加权空间平滑技术可以使相干源存在时的信源协方差矩阵恢复为对角阵.由于文献[1]中导出的最优权矩阵是空间信源方位的函数矩阵,本文利用最优加权空间平滑后阵列协方差矩阵的Toeplitz性,构造了一个全新的优化拟合的代价函数,并基于此提出了一种相干源方位估计的新算法.与文献[1]不同,算法的实现不需要方位估计的先验知识和协方差矩阵的去噪预处理.分辨性能的蒙特卡罗仿真实验表明,新算法对空间相干信源的分辨性能优于常规的空间平滑算法和最大似然算法,在小阵列和信源空间间隔较近时,算法的优越性尤为突出.     

基于改进多信号分类算法的波达方向估计

针对传统波达方向估计算法在低信噪比条件下性能表现不佳的问题,本文提出了一种基于改进多信号分类的波达方向估计算法。本文首先对多信号分类算法的不足进行分析,并采用时间平滑技术构建相关矩阵,然后采用相关矩阵建立空间谱函数达到波达方向估计,最后采用仿真实验对算法的性能进行测试。结果表明,本文算法可以快速准确的估计出多个信号的波达方向,降低了波达方向估计误差,而且性能远远优于其它改进多信号分类算法。     

修正的干扰噪声自相关矩阵重构波束形成算法

为改善采样自相关矩阵求逆(SMI)算法中期望信号存在于接收信号所引起的性能下降,提出一种修正干扰噪声自相关矩阵重构(CMR)算法。该算法首先选取采样自相关矩阵特征分解的最小特征值对应的特征向量构造空间分布系数,再对其在非期望信号波达方向上进行累加实现矩阵的重构。当存在相干信号时,可采取先利用特征向量元素对协方差矩阵进行托普利兹化处理实现解相干,再进行矩阵重构的托普利兹矩阵重构(TCMR)算法。计算机仿真与实验结果证明适用于非相干信号条件下的CMR算法与适用于相干信号条件下的TCMR算法具有更好的输出性能。     

Adaptive beamspace focusing for direction of arrival estimation of wideband signals

In this paper, we present an adaptive beamspace focusing technique for the direction of arrival (DOA) estimation of wideband signals. The proposed focusing scheme can perform coherent signal subspace transformation in the beamspace domain without preliminary DOA estimation or iteration. It can maintain low focusing error over a predefined sector-of-interest in the field-of-view (FOV) of the array while adaptively suppressing out-of-sector sources. The beamspace gain outside the sector-of-interest is controlled via additional constraints that provide robustness against moving or suddenly appearing out-of-sector sources. We formulate the adaptive beamspace design problem as a second-order cone program (SOCP) that can be solved efficiently using interior point methods. Numerical simulations are presented showing the superior performance of our approach compared to classical non-adaptive beamspace focusing techniques.     

基于尺度变换的宽带线性调频信号时差/尺度差估计算法

提出了一种基于尺度变换的宽带线性调频信号时差和尺度差的快速算法.根据两路接收到的线性调频信号间调频率之比为尺度差的平方的特点,利用分数阶傅里叶变换分别估计出两路信号的调频率,即可获得尺度差的估计.将估计的尺度差对一路信号进行伸缩,并计算伸缩后信号与另一接收信号的时域相关,根据相关峰的位置估计出时差.相比于传统基于宽带互模糊函数的方法,该方法避免了二维搜索宽带互模糊函数的峰值,只需若干次快速傅里叶变换即可实现,能够显著降低运算量.仿真结果显示该方法在高信噪比下逐渐接近克拉美-罗下界.