扩展性噪声源定位的空间谱估计仿真研究

波束形成是列车噪声源定位的常用方法,但在低频条件下分辨率较差,对扩展性声源的识别效果不佳.我们以扩展性声源为研究对象,理论推导了去自谱算法的扩展源模型.信噪比分别为-5dB和5dB时,通过比较分辨率和信源间隔的关系,对CBF、MVDR、MUSIC三种算法的稳健性进行定性分析,发现MVDR算法的分辨率受信噪比影响最小、稳健性较好.还系统地比较了MVDR算法和去自谱算法对单点声源、扩展性声源的定位效果,仿真表明,去自谱算法能有效抑制旁瓣效果(最大旁瓣级比MVDR算法低7.4dB),更适用于扩展性声源的定位.     

水声定位系统中空间谱估计算法仿真分析

在水声定位系统中,为尽量提高系统对水下目标的定位性能,选择合适的空间谱估计算法是关键。对MVDR、MUSIC、ESPRIT等几种空间谱估计常用算法的结构和原理进行了分析。针对水声定位系统工作环境,通过计算机仿真,比较了各算法的估计精度、运行时间和环境要求等指标,得出MVDR算法相比其他算法性能更优。     

时空相关矩阵联合对角化对空间谱分辨性能的影响

采用基于Jacobi算法的矩阵联合对角化方法对阵列接收数据的空时相关矩阵进行联合对角化,得到空时相关矩阵“平均”特征值扣特征向量。将这些平均值应用于Capon提出的最小方差无畸变响应（MVDR）空间谱估计算法,得到修正MVDR算法。仿真实例表明,修正MVDR算法优于常规MVDR算法,当信号源部分相关时,由于修正MVDR算法不需要信源数目的先验信息,其性能明显优于MUSIC算法,特别是当信源数目欠估计时。     

双基雷达空时自适应处理中的杂波特性

基于合适的双基坐标系，得出双基雷达的等距离曲线方程是一族椭圆．文章研究了对齐、平行和垂直三种不同的双基几何配置时的方位-多普勒杂波轨迹特性，并将之与单基情形进行对比，从而揭示了双基杂波的非静态特性；以杂波功率谱特性为工具研究了杂波特性对空时自适应处理性能的影响，双基杂波的非静态特性使得空时自适应处理器的杂波频谱变宽，最小可检测目标速度变大，处理性能大大恶化．本文的分析方法适用于机载和星载双基雷达．     

基于空时相关阵联合对角化的高分辨方位估计

为提高对时域相关信号源的分辨力和空间相关噪声场中的目标方位估计性能,提出一种基于空时相关阵联合块对角化的高分辨方位估计算法,有效综合了信号空间和时间的二阶统计特性.利用Jacobi旋转矩阵法对一组空时相关阵同时做近似对角化,用联合对角化结果修正最小方差无畸变响应波束形成的空间谱.理论和仿真结果表明,在非相关噪声场和相关噪声场中,该方法均能有效提高目标分辨力,方位估计的信噪比门限低,估计方差接近克拉美-劳界.     

基于阵列信号的重型商用车声源的最小方差无畸变响应估计

以声源的阵列测试信号为基础,建立了运动声源的观测方程.通过计权因子的优化,确定了声源特征函数的最小方差无畸变响应估计方法.对重型商用车声源识别结果说明,利用最小方差无畸变响应估计能较常规波束成形更好地识别出噪声源.     

基于改进不确定集的稳健波束形成算法

基于不确定集约束的稳健MVDR波束形成算法在一定程度上依赖于期望信号导向矢量误差的先验知识,且当导向矢量失配较严重时干扰抑制性能也有所下降。为此,提出了一种基于投影变换的改进算法。该方法将约束方向矢量向信号干扰子空间投影,并作为新的约束方向矢量,从而等效于减小了期望信号导向矢量误差。这样,误差不确定参数只需设置为一较小的实数即可在任意导向矢量失配时获得最优的输出性能。计算机仿真结果证明了所提波束形成器具有较强的稳健性能。     

基于双迭代MVDR波束形成的MIMO-OTHR多模扩展多普勒杂波抑制算法

针对多模传播引起的扩展多普勒杂波影响天波超视距雷达对低可探测慢速舰船目标检测性能的问题,该文在新一代多输入多输出天波超视距雷达系统下,利用双迭代最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器抑制多模扩展多普勒杂波。考虑到时间叉排线性调频连续波MIMO天波雷达和慢时间相位编码MIMO天波雷达在有限相干积累时间内的训练样本数有限,且训练样本中包含主选模式期望信号,该文利用阻塞矩阵进行数据预处理,减小训练样本中的主选模式期望信号影响,并将LN×1维“发射-接收”2维权矢量优化分解为L×1维发射权矢量和N×1维接收权矢量,通过双迭代计算恢复出的2维MVDR权矢量来抑制多模扩展多普勒杂波,减小了计算量和样本需求。理论分析和仿真验证了算法的有效性。     

基于频谱幅度起伏特性的微弱信号检测方法研究

该文将非线性后置处理思想引入至最小方差无失真响应(MVDR)的空间能量谱计算中,并给出其实现方法,即最终空间能量谱通过将各窄带阵列输出结果取倒数并求和得到,它不需要阵列噪声和目标信号的任何先验信息,只要阵列噪声的频谱在频段间的幅度起伏大于目标信号的频谱幅度起伏,该方法就能取得较常规处理方法更好的信号检测性能。根据最优信号检测理论,初步验证了非线性后置处理方法的性能,并利用仿真和实际数据进一步检验了其有效性,分析结果表明：非线性后置处理方法的处理增益较常规方法提高约3.5dB-4dB。     

卫星导航多干扰源直接定位方法

卫星导航信号到达地面时非常微弱,容易受到各种干扰,给用户带来一定的影响;针对此种情况,面向卫星导航系统多干扰源定位场景,传统两步定位算法受参数估计精度影响较大, DPD_MVDR算法虽然改进了MUSIC算法需要估计目标数这一缺点,但由于使用固定网格分辨率,定位精度与计算复杂度二者无法兼得;针对上述问题,提出一种改进DPD_MVDR的直接定位方法,在直接定位这一关键技术上运用自适应网格细化,其最大优势在于只对干扰源位置附近的网格实现多级细化,能很好地兼顾定位精度与计算复杂度,避免了传统穷举搜索带来的巨大计算复杂度。首先使用DPD_MVDR算法在粗网格下进行位置初始估计,然后在估计位置处进行迭代自适应网格细化,在降低计算复杂度的同时,提高定位精度。仿真表明,改进算法在100 m网格分辨率下计算复杂度明显降低且较DPD_MVDR算法定位精度得到明显提高;适用于对定位精度和定位实时性均有一定要求的场景。