色噪声背景下宽频段相干信号多维参数联合估计的算法

基于非均匀的L型阵列和四阶累积量,本文提出了一种宽频段相干信号频率、二维到达角和极化参数联合估计的算法-CTSS算法.在色噪声环境下,该算法能精确地估计具有相同数字频率的相干信号的多维参数,无需多维谱峰搜索,并且信号的多维参数能够自动配对.另外,在CTSS算法的基础上,利用阵列的分维特点进一步处理,成功地实现了具有频率兼并现象的宽频段相干信号的多维参数估计.计算机仿真结果验证了算法的有效性.     

极化敏感L型阵模值约束的多参数联合估计

对于极化敏感L型阵列的多参数联合估计问题,采用传统的多重信号分类(MUSIC)算法所需计算量大,采用旋转不变子空间(ESPRIT)算法需要考虑参数配对问题。提出了模值约束下的求根多重信号分类(root-MUSIC)算法,首先利用L型阵列中两个相互垂直的线阵构造两子阵接收数据的自相关函数,采用root-MUSIC算法进行波达方向角(DOA)估计,然后根据模值约束条件构造代价函数,通过闭合式解得到极化参数估计。该算法与传统MUSIC算法相比,大大减少了计算量,同时能够实现参数自动配对,避免了ESPRIT算法的不足。计算机仿真结果表明,该算法的角度估计性能与传统MUSIC算法接近,优于E SPRIT...     

极化域-空域联合的四元数APES波束形成算法

为了得到稳定的波束方向图、进一步提高极化敏感阵列的滤波性能,文中提出了一种极化域 空域联合的四元数幅度相位估计(Q-APES, Quaternion-Amplitude and Phase EStimation)自适应波束形成算法。首先,利用四元数信号模型很好的保持了两分量阵列各阵元输出信号分量之间固有的正交特性,使得该模型较传统的长矢量模型更适合于极化敏感阵列信号处理。然后,将纯空域的APES算法拓展到极化域-空域联合处理中,给出了Q-APES算法的理论推导和分析,得出了四元数最优滤波权向量,并通过仿真实验验证了文中算法的有效性。计算机仿真结果表明,在强期望信号、低采样快拍数或是入射干扰信号与期望信号相干的情况下,文中算法都可以很好的实现极化域-空域联合自适应滤波。      

部分极化波参数估计方法的改进

该文提出了基于矢量传感器的部分极化波信号参数估计方法的一种改进方法。该方法充分利用一次特征分解的特征值和特征矢量估计部分极化波的到达角和极化度,信号参数自动配对,降低了运算量,提高了参数估计的精度,且能够得到信号的空间导向矢量,可以利用阵列孔径信息进一步提高参数估计的精度。数值模拟结果证明该方法是有效的。     

极化域-空域联合的APES波束形成

为了进一步提高极化敏感阵列的滤波性能、得到更为稳定的波束图,将常规的幅度相位估计算法扩展到极化域-空域联合的自适应波束形成中,提出了一种新的波束形成算法SPAPES(Spatial-Polarization Amplitude and Phase Estimation)。首先,给出了算法的信号模型。然后,对所提出算法的滤波原理作了理论推导,得到了最优权向量的表达式。最后,通过仿真实验验证了算法的有效性。计算机仿真结果表明,在强期望信号功率、低采样快拍数的情况下,所提算法都可以很好地在空间-极化联合域中抑制干扰,同时该算法还具有对相干信号的解相干能力。     

极化敏感线阵的模值约束降维Root-MUSIC算法

为了解决极化敏感线阵波达方向角和极化参数联合估计运算量大的问题,本文提出了模值约束降维Root-MUSIC算法。 该算法通过对波达方向角和极化参数进行剥离,先采用Root-MUSIC算法进行DOA估计,然后根据模值约束条件构造代价函数,通过闭合式解求出极化参数估计。与传统MUSIC算法相比,该算法避免了谱峰搜索,大大提高了运算效率。与ESPRIT算法相比,该算法避免了参数配对问题。计算机仿真结果验证了该算法的正确性,且具有较高的成功率与精确度。在两目标信号入射角度接近时,也能够很好的分辨出两信号。      

基于块稀疏恢复的高频雷达空间角谱和极化谱联合估计方法

高频地波雷达（high-frequency surface wave radar,HFSWR）中电离层杂波的存在,会极大地影响雷达系统的性能,降低对目标的探测能力.为了精确获得杂波参数,从而更好地抑制电离层杂波,提出了一种基于压缩感知（compressive sensing,CS）的单快拍参数估计方法,用于对电离层杂波的空域和极化域参数估计.该方法基于极化敏感阵列的块稀疏估计模型,应用块正交匹配追踪（block orthogonal matching pursuit,BOMP）算法实现距离-多普勒域的单快拍空间角度和极化参数联合估计,并进一步获得目标和杂波的空间角谱和极化谱.该方法适用于任意极化敏感阵列,在距离-多普勒域单快拍条件下,其估计性能优于传统方法,且计算复杂度极低,可以实现实时处理.仿真结果和某HFSWR系统实测数据处理结果表明了参数估计方法的有效性.     

相干信号频率和到达角联合估计的算法

基于均匀圆阵和四阶累积量,提出了一种相干信号频率和到达角联合估计的新算法。首先,利用计算量较小的PRO-ESPRIT算法和beamspace-ESPRIT算法分别估计广义阵列响应矢量和信号的频率。然后,对广义阵列响应矢量进行模式空间变换,并利用改进的前后向线性预测方法估计出相干信号的到达角。该算法能在色噪声环境下,精确地估计出空间相干信号的频率和到达角,并且无需平滑技术和谱峰搜索,具有计算量小,参数自动配对的特点。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

稀疏极化敏感阵列的波达方向和极化参数联合估计

该文采用稀疏分布极化敏感阵列(SD-PSA),研究了多目标波达方向(DOA)和极化参数的估计问题。首先建立稀疏极化敏感阵列信号模型;然后利用阵列的空间旋转不变性运用ESPRIT算法得出信号的高精度周期性模糊多值DOA估计;同时利用子阵列导向矢量之间的关系得出信号的极化信息和DOA的无模糊粗估计;最后利用DOA粗估计值解模糊,得到信号的高精度无模糊DOA估计。该文所提阵列的阵元间距大于半个波长距离,扩展了阵列2维物理孔径,一定程度上降低了阵元间的互耦影响,相应的信号DOA估计精度大大提高。仿真实验结果验证了该算法对信号DOA和极化参数估计的有效性。     

线性电磁矢量阵列的空时极化平滑算法及相干源多参数估计

该文提出了一种基于线性电磁矢量阵列的空时极化平滑算法(STPSA),解决了相干信源的频率,2维波达方向和极化参数的联合估计问题。该算法通过对不同子阵和矢量传感器不同传感单元的测量数据及其相应延迟数据进行平滑,实现解相干预处理并抑制噪声干扰,然后利用传播算子方法得到相应的参数估计。与目前的算法相比,该文提出的算法能够同时实现相干信源的多个参数联合估计;无需通过奇异值或特征值分解提取信号/噪声子空间,也无须进行参数搜索,有较低的运算量;另外,算法能够通过增加相邻阵元的间隔来扩展阵列的有效孔径,改善估计性能,且无须进行参数去模糊处理。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于张量四元数极化平滑的极化-DOA估计

为了解决相干信号的极化平滑算法在小快拍数和低信噪比条件下估计性能较差的问题,结合四元数的正交特性和协方差张量方法,提出了一种基于张量四元数的极化平滑多重信号分类（Multiple Signal Classification,MUSIC）解相干算法。首先,为了充分利用接收数据样本中的多维结构信息,建立了由张量四元数表示的柱面共形阵列极化平滑信号模型;其次,将平滑后的张量协方差矩阵通过高阶奇异值分解得到信号子空间;最后,通过极化秩亏MUSIC算法对入射相干信号分别进行二维波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计和极化参数估计。仿真结果表明,该算法在小快拍数和低信噪比条件下具有更高的估计精度和分辨能力。     

基于累积量的极化敏感阵列信号DOA和 极化参数的同时估计

本文研究极化敏感阵列非高斯窄带信号二维波达方向(DOA)和极化参数的同时估计问题.所考虑的极化敏感阵列包含一个特定子阵,该子阵由空间稀疏伸展三极子天线和两个导引阵元组成.分析了3维极化-角度域相干结构的平凡模糊问题,对利用并行累积量ESPRIT分别恢复出的信号3维极化-角度域相干结构和空域相干结构信息进行联合完成了非线性极化信号二维DOA和极化参数的同时估计.给出了一种相位缠绕解决方案并讨论了空间伸展三极子天线的可选择结构.     

极化信号频率、二维到达角和极化参数的同时估计

本文研究基于标量传感器和/或空域完全伸展矢量传感器极化敏感时间双采样、空间欠采样阵列的多个宽频段窄带极化信号中心频率、二维波达方向和极化参数的同时估计问题。针对时、空多分辨采样数据,利用旋转不变参数估计方法分别估计出与信号频率有关的时间相位因子和对应的含有空间相位信息的所谓混合导向矢量。对估计出的信号时间相位因子的模和相角进行联合,获得模拟频率估计:利用混合导向矢量中还包含的与空间采样间隔无关的极化-角度相干结构信息去除方向余弦估计中的整周模糊并获得相应的极化参数估计。     

极化敏感阵列滤波性能分析:完全极化情形

本文研究了完全极化情形下极化敏感阵列滤波性能.期望信号和干扰信号来自任意方向,并且任意极化,推导获得阵列最大输出信号干扰噪声比SINR,它是空间匹配系数和极化匹配系数的函数.与普通阵列相比较,极化敏感阵列不仅可以在空域滤波,而且可以在极化域滤波.当干扰和期望信号到达角差别较大时,阵列通过调整方向特性抑制干扰、增强信号;当干扰信号和期望信号到达角接近时,仍然可以利用它们极化状态的差异提高SINR.对于干扰方来讲,要想获得较好的干扰效果,干扰信号必须要和期望信号具有相同的到达角和极化状态.具体的算例结果验证了理论分析的正确性.     

混合信源背景下的DOA估计分步改进算法

信号在传输过程中会产生多径和电磁干扰,到达天线阵列后会同时存在非相干和相干信源,针对这种情况,文中提出了一种分步估计到达角的改进算法。该算法首先利用MUSIC算法估计非相干信源的到达角,然后在信号协方差矩阵中分离出相干信源的协方差矩阵,只对相干信源进行空间平滑估计出相干信源到达角。相比传统空间平滑算法,该算法在保持良好到达角分辨力的同时,减小了对天线阵列数的要求,在低信噪比时拥有更精确的估计能力。     

宽频段相干信号三维参数联合估计的新算法

基于非均匀的L型阵列,本文提出了一种宽频段相干信号频率和二维到达角联合估计的时空二维处理新方法-WTSS(wide-band time-space smoothing)算法.该算法能精确地估计具有相同数字频率的相干信号的三维参数,无需多维谱峰搜索,具有计算量小,参数自动配对的优点.另外,在WTSS算法的基础上,利用L型阵列的特点进行分维处理,成功地实现了具有频率兼并现象的相干信号的三维参数估计.该算法能够并行实现以进一步增强其实时性.计算机仿真结果验证了算法的有效性.     

高频地波雷达电离层杂波的空域极化域协同抑制方法

高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR）能够探测视距外的海上目标和超低空飞行器,但其性能通常被电离层杂波严重影响。该文使用一种空域极化域协同滤波算法用于电离层杂波抑制。针对其中电离层杂波空域和极化域参数的估计问题,在距离-多普勒域上利用基于压缩感知（Compressive Sensing,CS）的DOA测角方法进行空域参数估计,并提出一种基于统计特性的极化参数估计方法完成极化参数估计。这两种估计方法可获得更高的参数估计精度,从而提高了电离层杂波空域极化域抑制方法的性能。某HFSWR系统实测数据处理结果表明了参数估计和电离层杂波抑制方法的有效性。      

电磁矢量传感器阵列相干信号源波达方向和极化参数的同时估计:空间平滑方法

研究如何利用电磁矢量传感器阵列中隐含的冗余空域信息解决多个相干极化信号源的二维波达方向(DOA)和极化参数的同时估计问题。基于整个阵列中所隐含的多个空域旋转不变结构,将组成阵列的单个或多个电磁矢量传感器单元看作一个无模糊子阵,利用空间平滑方法对阵列数据进行预处理,以恢复信号协方差矩阵的秩特性。在此基础上,利用多信号分类方法(MUSIC)和旋转不变参数估计方法(ESPRIT)完成多个相干极化信号源的二维 DOA 和极化参数的同时估计。文中还讨论了成功进行信号解相干的必要条件,并通过计算机仿真验证和比较了所给方法的有效性及其辨识能力。     

基于电磁矢量阵列孔径扩展方法的相干目标DOA估计

该文采用均匀且稀疏分布的电磁矢量矩形阵列,针对相干目标提出了一种有效的2维波达角(DOA)估计算法,该算法通过增加相邻阵元的间隔来扩展阵列的有效孔径,从而提高算法的DOA估计性能。论文首先结合极化平滑算法和传播算子方法得到存在相位周期性模糊的方向余弦估计。为了解决模糊性问题,论文通过协方差矩阵平滑提出一种新的解相干预处理算法,由该算法得到的信号子空间包含矢量阵元的导向矢量,且不存在相位模糊,利用此特点实现去模糊处理,得到目标的DOA估计。仿真结果表明,与基于ESPRIT的孔径扩展算法相比,提出的算法能够实现相干目标的DOA估计,同时无需特征值或奇异值分解,有更低的运算量。     

基于四元数的改进空间平滑解相干算法

针对常规的四元数空间平滑算法解相干时没有充分利用各子阵的互相关信息导致信号波达方向估计分辨率较差的问题,提出了一种基于四元数的改进空间平滑解相干算法。首先,利用四元数的正交结构可以很好地保持极化敏感阵列各阵元两分量输出信号之间固有的正交特性,建立了四元数接收信号模型。然后,在常规的空间平滑算法的基础上推导了改进的空间平滑解相干算法。该算法利用了阵列各子阵接收信号的全部互相关和自相关信息,在信号波达方向相近和信噪比较低的情况下,具有比常规空间平滑算法更优的波达方向估计性能。最后,通过计算机仿真验证了改进算法的有效性。