基于解相干TOFS改进算法研究

针对频域子空间正交性测试（TOFS）算法不能处理宽带相干信号波达方向估计（DOA）的问题,提出两种解决方法：一是将修正 Toeplitz协方差矩阵重构技术应用到原TOFS算法中,对各频点协方差矩阵做修正 Toeplitz化预处理,恢复协方差矩阵的秩与目标数目相等,该方法在低信噪比估计精度有所提高,但会导致阵列孔径的减小,当信源数目较多时差较高;是提出一种基于虚拟变换的解相干TOFS改进算法,该方法利用各频点协方差矩阵的特定元素构造虚拟阵列接收数据,而后进行虚拟空间平滑以达到解相干的目的,与现有算法相比,该算法没有阵列自由度损失,且在低信噪比下算法DOA估计精度有了较大程度提高。数值仿真结果验证了该算法的可行性。     

基于最大输出SINR波束形成的最优稀疏阵列设计

传统自适应波束形成仅通过优化阵列激励权值来提高波束形成性能,忽略了阵元位置对其性能的影响。为进一步提高自适应波束形成的性能,提出一种新的自适应波束形成算法,旨在一定阵元个数及阵列孔径下,联合优化阵元激励和位置以使得输出信干噪比(SINR)最大。首先分析推导在最小无失真方差响应(MVDR)准则下阵元位置和阵列输出SINR之间的关系,其次建立阵元位置和阵列输出SINR的函数关系式,并将其转化为二元整型优化问题,最后利用一种改进的遗传蜂群算法对模型进行求解。阵列排布决定波束形成的性能上限,相比传统波束形成,在优化阵元激励权值基础上对阵元位置进行优化,进一步提高自适应波束形成的性能,减少硬件开销。仿真结果也验证所提算法的有效性。     

面向非圆信号的高自由度和低阵元互耦的稀疏阵型设计北大核心CSCD

文中利用和差集数组(SDCA)的概念,设计了一种面向非圆信号的改进嵌套阵来实现波达方向(DOA)估计。根据SDCA中正负半轴对称位置的等价性,将传统的二级嵌套阵的密集子阵部分转化为一个更为稀疏的结构,并对稀疏子阵的阵元间距进行适当扩展。仿真实验和对比分析的结果验证了所提阵型在增强阵列自由度、降低互耦效应以及提高DOA估计算法性能等方面的优越性。     

基于再采样和Toeplitz重构的改进信源数目估计方法

为解决现有信源数目估计方法在低快拍数下准确率较低的问题,引入再采样方法充分利用有限的接收数据信息以交叉验证估计结果,提高估计的准确率。针对超定和欠定条件下分别给出两种策略：超定条件下,直接应用再采样优化现有的信源估计方法;欠定条件下,结合稀疏阵型使用Toeplitz重构法,增加阵列自由度和特征值区分度,并将再采样方法与改进的滑动窗法结合来优化信源数目估计。理论分析和数值仿真验证所提方法的优越性。