基于MUSIC和ML方法的MIMO系统参数估计

该文提出了一种基于MUSIC和ML方法联合估计MIMO系统频偏和信道增益的算法,该算法首先使用MUSIC方法估计出多个发射天线到某一接收天线的频偏子集,然后利用最大似然方法在这个有限子集中分离出不同天线对之间的频偏,最后在频率同步的基础上利用最大似然估计器对信道增益进行估计。该算法解决了在估计多个频偏时直接使用最大似然估计进行多维搜索的问题,将多维搜索转化为一维搜索,降低了算法的复杂度。     

引入蝙蝠算法的最大似然DOA估计

DOA估计理论的传统算法中,最大似然DOA估计方法能准确地估计出目标方向角度,性能优良,并且具有很好的稳定性。与MUSIC及其他的子空间分解类算法相比,在信噪比较低、小快拍信号时,最大似然DOA估计算法优势更为突出。但是由于其自身算法复杂度较高的缺陷而碍于工程上的应用。针对这一问题,将蝙蝠算法与最大似然算法相结合,应用于信号的DOA估计,利用蝙蝠搜索算法搜索路径优、寻优能力强的优点,快速搜索到似然函数的全局最优值,优化多维非线性的估计谱函数。仿真结果表明,蝙蝠搜索算法有效地克服最大似然DOA估计中存在的运算量大,计算复杂度高等问题,通过与其他经典的仿生智能优化算法相比较,该方法体现出更好的收敛性。     

基于ML和ESPRIT方法的OFDMA上行链路频偏估计算法

由于载波频偏会给正交频分多址接入OFDMA系统带来子载波之间干扰,从而造成多用户之间的干扰,导致系统性能下降。该文提出一种基于ESPRIT和ML方法联合估计的频偏估计算法。该算法首先使用ESPRIT方法估计出多个可能的频偏构成的子集,然后使用最大似然估计方法在这个有限子集合中搜索出估计的频偏。该算法解决了使用似然估计进行多维搜索的问题,大大降低了算法的复杂度,同时解决了多个频偏估计的问题。     

一种基于连续蚁群算法的快速最大似然DOA估计

针对传统最大似然估计计算量大的问题,将连续空间蚁群算法与最大似然估计算法相结合,在ACOML算法的基础上,提出了一种用混沌序列初始化状态空间的改进蚁群算法MACOML(Muddleheaded ACO)。该方法使用混沌映射产生的初始状态空间来代替ACOML算法中的随机序列产生的初始状态空间,增加了初始解的遍历性,同时在寻优过程中增加了局部搜索。仿真结果表明:MACOML能保持最大似然估计方法的高分辨性能,而计算复杂度只是最大似然方法的1/20。     

跳频信号的归一化多普勒频差最大似然估计

针对双站定位涉及的跳频信号多普勒频差估计问题,提出了归一化的频差最大似然估计算法,利用两个定位站接收到的跳频脉冲串信号,构建一个关于基准跳频频率多普勒频差的似然函数,通过网格搜索得到使似然函数最大的多普勒频差估计,既解决了跳频信号在不同跳频频率上多普勒频差不一致的问题,又充分利用在不同频率的脉冲串信号提高了多普勒频差估计精度。通过仿真对算法的性能进行了评估,结果表明,与基于子空间的算法比较,在脉冲数达到240个时,所提算法执行效率提升30%以上。     

分布式信源数据域直接位置估计方法

针对目前信号数据域直接位置估计方法对分布式信号源进行直接定位存在精度下降问题,该文提出分布式信源数据域直接位置估计方法。首先构建分布式信源直接位置估计模型,然后分别基于最大似然准则和特征结构分解思想给出分布式信源高精度直接位置估计的两种方法分布源最大似然估计方法和广义子空间方法。最后通过多维搜索完成对于分布式信源的直接位置估计。仿真分析表明,该文算法对分布式信源进行直接位置估计的精度较传统直接位置估计算法明显提升,能够在较低信噪比下逼近克拉美罗界;分布源最大似然估计方法在低信噪比下定位精度优于广义子空间方法,而广义子空间方法复杂度更低。     

LFM信号参数估计的最大似然改进算法

为实现含噪声LFM信号参数的快速检测和精确估计,提出了一种基于延时相关解线调的最大似然估计改进算法,即首先在时域内进行延时相关解线调,然后对解线调后含噪声信号进行经典功率谱估计,得到调频斜率的粗略估计,将此估计值作为初始值,再进行最大似然估计,得到调频斜率的精确估计值,用此精确估计值对原LFM信号进行解线调,再以同样的思路可以得到LFM信号初始频率的最大似然精确估计值。仿真实验证明了该算法的有效性。     

相干信源波达方向估计的广义最大似然算法

论文基于广义导向矢量和广义阵列流形矩阵,建立了多相干源(组)情况下的阵列数据模型,然后提出了波达方向估计的广义最大似然算法。对于广义最大似然算法,入射信源可以是多相干源(组),阵列的几何结构也没有任何约束,而且它分辨的信源数还可以大于阵元数。随后,论文将广义最大似然算法与常规最大似然算法进行了理论比较,并给出了广义最大似然竹法方位估计一致性的证明和方位估计方差的计算公式。理论分析表明,在空间只存在非相干信源时,广义最大似然算法与常规的最大似然算法是等价的,而在空间存在多相干源(组)时,它的性能较常规最大似然算法有较大的改进,方位估计的方差更小。最后论文利用遗传算法实现了广义最大似然算法,并通过MonteCarlo仿真实验证明了广义最大似然算法的有效性。     

线性调频信号参数快速估计

线性调频(LFM)信号参数检测是对SAR对抗的一个重要问题,本文在对用Radon-Wign er变换、快速解线调和最大似然(ML)估计和分析LFM信号的基础上,给出一种消除ML估计带来旁瓣的方法,进一步提出了一种局部快速搜索的最大似然估计法,并用于LFM信号的起始频率和调频斜率等参数的估计。最后给出了三种快速算法的计算机模拟结果。     

基于压缩感知的分布式MIMO雷达速度估计与联合检测

针对分布式MIMO雷达系统,在站间大间隔配置获得空间分集增益的基础上,提出了一种基于压缩感知的目标速度估计与检测的联合算法,并利用二阶锥规划提高了感知算法在低信噪比时的估计精度。该算法有效降低了常规最大似然估计的计算成本,且在噪声功率未知时联合检测的性能上要明显优于距离门检测。通过理论分析证明,所提出的估计与联合检测算法能够有效估计速度并检测目标。仿真实验也验证了算法的有效性。     

基于压缩感知的宽频段二维DOA估计算法

针对2维DOA估计问题,该文提出一种基于压缩感知(CS)的宽频段2维DOA估计算法,能够同时得到多个窄带信号的中心频率、方位角和俯仰角。首先利用方位向和俯仰向的空间频率分别建立过完备稀疏字典,然后通过对阵列接收数据的压缩采样得到空间频率的高分辨估计,最后通过空域滤波实现中心频率、方位角和俯仰角之间的匹配。理论分析表明,该算法具有较高的估计精度与分辨力,对信噪比(SNR)要求不高,无需多维搜索过程,且经过压缩采样降低了运算量。仿真结果验证了算法的正确性与有效性。     

一种稀疏表示的二维DOA降维估计新算法

提出了一种基于空间锥角降维的二维DOA稀疏分解估计新方法,解决了利用稀疏表示方法进行二维DOA估计时计算复杂度大的问题.根据L阵列的结构特性,引入空间锥角表示信号的二维DOA信息,构造空间锥角冗余字典,通过稀疏正则化求解实现空间锥角的估计,然后利用求解得到功率实现L阵列中两个子阵之间的空间锥角配对,从而达到对多来波的二维DOA估计的目的,其避免了方位角和俯仰角组合而造成冗余字典庞大的问题,极大地减少了稀疏分解的计算量.仿真和实测数据结果均验证了该方法的有效性和优越性,为进一步的工程应用奠定了基础.     

非均匀噪声下频率及二维到达角的联合估计

提出一种适用于L型阵列的频率及二维到达角联合估计新算法.算法通过不同子阵的互协方差矩阵构建平行因子模型,应用三线性交替最小二乘算法求解,无需参数配对及多维搜索,可有效抑制非均匀噪声.均方根误差的仿真结果验证了该算法的有效性.     

基于高阶累积量的近场通信波达方向估计算法

通过对近场通信波达方向准确估计,提高目标信源的定位能力.传统方法中对近场源通信信源的波达方向估计采用多普勒估计方法,由于近场通信的空间信源为窄带信号,多普勒估计会导致DOA估计频谱失真.提出一种基于高阶累积量的近场通信波达方向估计算法.采用均匀间隔线列阵构建近场通信的信号模型,进行近场源目标特征构建,提取近场源通信信号的斜度和峰度等特征,采用高阶累积量特征提取方法,分别求得对应近场通信信源的方位角、频率和距离三维参数,使得每个信源的参数自动配对,提高了近场通信DOA波达方向估计的效率和精度,实现近场源通信信号的波达方向估计算法改进.仿真实验结果表明,采用该方法进行近场方法波达方向估计的精度较高,对信源方位的定位准确,性能优越于传统方法,在近场通信中具有较好的应用价值.     

相干信号源的空时三维参数分离估计方法

文中提出了一种宽频段窄带相干信号源的频率和二维波达方向估计的新方法。该方法利用L型阵列并结合一定的时域信息,将相干源的三维参数估计问题转化为3个一维问题,并在每一维使用空间平滑方法和ESPR IT算法求解相应参数,最后通过求解联立方程,获得相干信号的三维参数。因此,避免了谱峰搜索,并且算法本身的并行处理能力,提高了测向系统的实时性。计算机仿真结果表明了该算法的有效性。     

非圆信号二维DOA 和初始相位联合估计方法

针对传统联合估计方法计算量大、需要多维谱峰搜索的问题,该文提出了一种基于垂直阵列结构的任意初始相位非圆信号2 维DOA (Direction Of Arrival)和初相联合估计方法,利用垂直阵列特点,将3维参数估计问题转化为可并行处理的3个2维参数估计,在每一个子阵上,同时使用噪声子空间正交性和信号子空间旋转不变性,将2维参数估计进一步转化为1维估计问题,最终只需要对扩展协方差矩阵进行一次特征分解即可实现2维DOA和初相的联合估计及自动配对。该方法适用于空间信源处于过载的情形和低信噪比、短快拍环境,可估计信源数为2(M1)。数值仿真验证了该算法的有效性。      

Joint angle and Doppler frequency estimation of coherent targets in monostatic MIMO radar

This paper discusses the problem of joint direction of arrival (DOA) and Doppler frequency estimation of coherent targets in a monostatic multiple-input multiple-output radar. In the proposed algorithm, we perform a reduced dimension (RD) transformation on the received signal first and then use forward spatial smoothing (FSS) technique to decorrelate the coherence and obtain joint estimation of DOA and Doppler frequency by exploiting the estimation of signal parameters via rotational invariance techniques (ESPRIT) algorithm. The joint estimated parameters of the proposed RD-FSS-ESPRIT are automatically paired. Compared with the conventional FSS-ESPRIT algorithm, our RD-FSS-ESPRIT algorithm has much lower complexity and better estimation performance of both DOA and frequency. The variance of the estimation error and the Cramer–Rao Bound of the DOA and frequency estimation are derived. Simulation results show the effectiveness and improvement of our algorithm.     

Efficient 2-D DOA and frequency estimation for L-shaped array via RD-PM

This paper addresses the issue of joint two-dimensional direction of arrival (2-D DOA) and frequency estimation via reduced-dimensional propagator method (RD-PM) with L-shaped array. The proposed algorithm has no need for eigenvalue decomposition of the sample covariance matrix and simplifies three-dimensional global spectral search within the three-dimensional propagator method (3-D PM) to one-dimensional local search, which greatly reduces computational complexity. Furthermore, the proposed algorithm can work under both uniform and non-uniform L-shaped array and can achieve paired 2-D DOA and frequency estimates automatically. In addition, the 2-D DOA and frequency estimation performance for the proposed method is approximate 3-D PM algorithm and parallel factor (PARAFAC) method but exceeds the estimating signal parameters via rotational invariance techniques (ESPRIT) algorithm and improved PM algorithm. The detailed derivation of Cram´er-Rao bound (CRB) is provided and the simulation results demonstrate the effectiveness and superiority of the proposed approach.     

Novel angle estimation for bistatic MIMO radar using an improved MUSIC

In this article, we study the problem of angle estimation for bistatic multiple-input multiple-output (MIMO) radar and propose an improved multiple signal classification (MUSIC) algorithm for joint direction of departure (DOD) and direction of arrival (DOA) estimation. The proposed algorithm obtains initial estimations of angles obtained from the signal subspace and uses the local one-dimensional peak searches to achieve the joint estimations of DOD and DOA. The angle estimation performance of the proposed algorithm is better than that of estimation of signal parameters via rotational invariance techniques (ESPRIT) algorithm, and is almost the same as that of two-dimensional MUSIC. Furthermore, the proposed algorithm can be suitable for irregular array geometry, obtain automatically paired DOD and DOA estimations, and avoid two-dimensional peak searching. The simulation results verify the effectiveness and improvement of the algorithm.     

双基地MIMO雷达四维角度和多普勒频率联合估计

该文提出了一种新的基于L型阵列双基地MIMO雷达多目标的4维角度和多普勒频率联合估计的算法,该算法根据DOA 矩阵法的思想构造矩阵,通过特征参数与待估参数之间的特定关系,推导出了目标2维DOA, 2维DOD及多普勒频率联合估计式,并得到闭式解。该算法无需谱峰搜索,只需一次特征值分解,且估计出的5维参数自动配对,与ESPRIT算法相比,计算复杂度降低,且性能非常接近,并能克服空间色噪声的影响,在发射信号非完全正交时仍旧适用。仿真结果验证了该算法的有效性。