一种互耦和相干源条件下的DOA估计方法

空间平滑算法是一种常用的解相干处理方法,而阵元间互耦的存在会导致空间平滑算法失效,从而无法准确估计相干源DOA。针对这个问题,文中提出了一种新的DOA估计方法。该方法基于信号子空间和噪声子空间的正交性原理,利用入射信号源中的独立信号源可以有效估计出互耦矩阵,再通过估计的互耦矩阵对接收数据协方差矩阵进行互耦补偿,克服了互耦对空间平滑算法的影响,从而保证了相干源DOA能准确估计。计算机仿真实验表明了该方法的有效性。     

一种新的宽带Chirp信号到达角估计

提出了基于空问聚焦的宽带信号到达角(DOA)估计算法。该算法利用对称阵子和双线性变换可将多个宽带信号聚焦至各自的瞬时频率,再通过傅立叶变换,在信号各自的瞬时频率上构造相关矩阵,由此构造MUSIC空间谱可获得信号的DOA。分析了阵元通道幅相不一致对算法的影响,并给出了基于相关矩阵Toeplitz性的校正算法。计算机仿真结果表明算法的正确性。     

基于空间重采样的宽带DOA估计新算法及其性能分析

首先介绍了宽带阵列信号模型,然后给出了一种基于空间重采样的新的宽带信号相干子空间处理算法。该算法将均匀线阵看成是连续线阵的离散采样,在各个频率点调整阵列空间采样率,将各频率分量的方向向量聚焦到参考频率上,聚焦后得到单一频率点的数据协方差矩阵,再应用窄带MUSIC算法进行DOA估计,无需预估计波达方向,因此可以避免角度预估计对测向性能的影响。仿真实验表明新算法的性能要优于其他典型算法(TCT,RSS和TLS算法)。文中还给出了分辨率与阵元个数、信噪比之间关系。     

互耦条件下均匀线阵DOA盲估计

阵元间存在互耦时,经典的波达角(DOA)估计算法性能急剧下降甚至失效。针对互耦条件下均匀线阵DOA估计问题,该文提出一种基于盲源分离的DOA盲估计算法。首先,利用源信号的统计特性,由盲源分离方法估计广义阵列流形矩阵;然后,利用均匀线阵互耦矩阵带状、Toeplitz矩阵的特点,将DOA估计问题转化为多个可分离非线性最小二乘问题,由多个1维频域搜索得到DOA的估计。该算法无需高维搜索或多维迭代,对互耦自由度要求更低,互耦自由度未知时仍旧适用,稳健度高。数值仿真验证了该文算法的有效性。     

L型阵列互耦条件下的二维波达方向估计

针对L型阵列,提出一种去互耦算法.该算法在L型阵列的两均匀线阵上分别取受互耦影响一致的阵元,则其理想导向向量可与互耦参数剥离,用其中一组阵元输出的协方差阵和两组阵元输出的互协方差阵构建矩阵,根据其传播算子构成的信号子空间和阵元导向向量张成同一空间以及均匀线阵的旋转不变特性得到两个与方向角和俯仰角相关的信息参量.在这两参量配对时,只需对包含信息参量的其中一个矩阵进行一次特征值分解以及简单的除法运算即可实现.理论和仿真表明,该算法无需谱峰搜索,只需一次特征分解,有效抑制了互耦影响,测量精度高.     

一种新的宽带信号DOA估计算法

本文针对均匀线性阵列,在正交投影子空间(TOPS)算法的基础上,提出了一种新的宽带非相关和相干信号的DOA估计算法。首先,利用TOPS算法直接估计出宽带非相关信号的DOA;其次,在各个频率点,使用空间差分技术消除非相关信号和噪声的分量,并构造新矩阵;最后,对新矩阵进行空间平滑操作,再利用TOPS算法估计出宽带相干信号的DOA。由于分开估计宽带非相关信号和相干信号的DOA,算法适用于信号个数多于阵元个数的场合。计算机仿真结果证明了算法的有效性。     

宽带聚焦数字波束形成技术

分析了宽带信号波束形成研究的应用背景，并概述其国内外研究现状以及所提出方法的基本思路和应用范围。根据最近提出的频率域频率不变波束形成技术需要进行方位角初次估计和进行多次奇异值分解的问题，提出了在任意传感器阵列存在误差和互耦的情况下，基于摄动方法的宽带信号方位估计算法。该方法在考虑阵列位置、增益和相位测量误差和阵元之间存在互耦的情况下，提出了聚焦矩阵的摄动算法；最后，利用聚焦求和窄带方位估计的方法对宽带信号进行方位估计。     

一种有效的相关噪声背景下宽带相干信号DOA估计算法

利用均匀线阵,本文提出了一种有效的相关噪声下宽带相干信号DOA估计算法.首先,在各个频率点,利用空间差分技术消除色噪声分量,并通过平方操作构造新矩阵;然后,通过聚焦操作得到通用的协方差矩阵;最后,通过使用传播算法估计得到宽带相干信号的DOA.算法能够分辨的相干组中相干信号的个数可以是奇数或是偶数.仿真结果验证了算法的有效性和性能.     

阵列互耦条件下相干信源DOA估计算法研究

针对阵列互耦条件下相干信源到达方向（DOA）估计的问题,利用均匀线阵互耦矩阵的带状循环特性及对称Toeplitz性,提出了一种基于改进的空间平滑算法的信源DOA估计算法。该算法无需阵元的互耦参数信息,只需一维谱峰搜索,避免了通常多参数联合估计的多维非线性搜索及迭代运算;由于采用改进的空间平滑算法,所以该算法具有很好的统计估计性能。计算机仿真结果验证了该算法的正确性和有效性。     

基于空时频协方差矩阵重构的高效跳频信号DOA估计

为了充分利用跳频信号的空域信息来进行信号的DOA估计,在信号空时频分析的基础上,本文提出了一种基于协方差矩阵重构的高效跳频信号DOA估计方法。首先将接收信号的均匀线阵（uniform linear array, ULA）平均划分成2个子阵,分别对每个子阵接收到的信号进行时频分析,在时频域选择有效跳,构造每跳的空时频矩阵（spatial time-frequency distribution, STFD）,然后求得2个子阵的互协方差矩阵。将2个子阵的互协方差矩阵进行重构运算得到等效的信号子空间,最后构造空间谱多项式求根估计出信号的DOA。仿真结果表明该方法相比于以往改进类子空间算法能够有效提高估计精度和降低算法复杂度。      

基于凸优化的Khatri-Rao子空间宽带DOA估计

该文基于凸优化工具,提出一种新的Khatri-Rao子空间宽带到达角(DOA)估计方法。首先,利用Khatri-Rao子空间的概念,构造各频点的虚拟阵列导向矢量。再利用凸优化方法针对虚拟阵列导向矢量构造聚焦矩阵,从而利用虚拟阵列所增加的维数,在尽量减少聚焦对噪声影响的同时,获得良好的聚焦效果。仿真结果表明,相对于已有的Khatri-Rao子空间宽带DOA估计方法 FKR-RSS,该方法具有更好的估计精度和目标分辨力。对于信号源数大于阵元数的情形,该文方法优势更加明显。     

A novel wideband DOA estimator based on Khatri-Rao subspace approach

A novel DOA estimation method for uncorrelated wideband sources named focusing Khatri-Rao subspace method (FKR) is proposed based on coherent signal-subspace method (CSM) and Khatri-Rao (KR) subspace. Compared with the conventional CSM that simply averages the covariance matrices of different frequency bins after focusing, FKR transforms the covariance matrices into a higher dimensional matrix through KR product. This method has three major advantages: (1) it achieves a higher resolution than CSM, (2) the root mean square error of DOA estimation from FKR is smaller than that of CSM when the initial angles are inaccurate and (3) it performs well even when the number of sensors is reduced to about half of the sources. The performance of the FKR method is demonstrated and analyzed through the computer simulations.     

宽带源DOA快速估计方法

提出了一种新的聚焦矩阵的计算方法,该方法不需要进行角度预估计,也不需要进行任何矩阵特征值分解,对信号方向不敏感,运算量小。利用多级维纳滤波算法,求出聚焦后的空间协方差矩阵在Krylov子空间的一组正交基,在满足一定的条件下,该正交基张成的空间等价于信号子空间,从而可求得宽带信号的空间谱。整个过程避免了矩阵特征值分解,因而运算量降低。计算机仿真验证了方法的有效性。     

多径条件下均匀线阵DOA估计及互耦误差自校正

针对多径信道环境下存在互耦误差的均匀线阵,提出了一种联合波达方向估计及互耦 误差自校正算法。在不改变阵列互耦误差的条件下,首先利用虚拟阵列平移预处理方法,将 相干信源协方差矩阵恢复到满秩。进而利用互耦误差的对称Toeplitz特性,基于子空间原理 构造一代阶函数,采用秩损的方法得到互耦误差条件下的DOA估计及阵列互耦误差。数值仿 真结果表明,该算法具有良好的DOA估计性能与互耦误差自校正性能。     

A novel direction-of-arrival estimation method for wideband signals

A simple and novel direction-of-arrival (DOA) estimation method for wideband signals is proposed. The proposed method estimates DOAs according to a covariance matrix which is constructed by summing up the covariance matrices of various frequency bins. It provides a lower computation complexity and a better performance compared to the traditional wideband DOA methods. This new idea is inspired by the concept of focusing transformation, and its validity is theoretically proved. A technique to determine an optimal focusing frequency is also introduced. Finally, simulation results demonstrate the effectiveness of the method.     

多径传播条件下宽带线性调频信号波达方向估计方法

针对信号出现多径传播情况时现有宽带信号波达方向（direction of arrival, DOA）估计方法性能下降的问题,提出了一种多径传播条件下宽带线性调频（chirp）信号波达方向估计方法,该方法将导向有效投影（steered effective projection, STEP）技术与宽带线性调频信号的时频特性相结合,对具有不同时频特性的信号分量进行分离,逐个处理,并以时频分布矩阵代替传统的协方差矩阵,从而构造有效噪声子空间,实现时域角度估计。本方法无需进行信号聚焦操作,因此理论上不受聚焦误差的影响。仿真结果验证了所提方法的有效性。      

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。