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。     

一种新的宽带DOA估计方法

总结了宽带信号子空间类DOA估计方法,提出了一种新的构造聚焦矩阵的方法,新方法基于预估角度和宽带信号带宽内各个频点上对应的阵列流形的奇异值分解,所构造的聚焦矩阵为酉矩阵,在聚焦过程中没有聚集损失。比较了新方法与旋转信号子空间方法（RSS）在分辨两个相邻较近信号源时的性能,新方法与RSS方法性能相当。仿真结果证明了算法的有效性。     

宽带波束域频率聚焦自适应波束形成算法

针对传统时延控制波束形成器无法适应宽带信号接收的问题,提出一种宽带波束域频率聚焦自适应波束形成算法。首先,通过时延控制方法在空间预设方位形成多个独立波束,利用傅里叶变换将多波束数据变换到频域,针对每个频点构造聚焦矩阵,通过聚焦变换将宽带信号对齐到同一参考频率;然后,估计子带聚焦后的协方差矩阵,并进行特征分解得到信号子空间;最后,利用基于特征子空间(ESB)的波束形成方法得到权矢量,实现自适应波束形成。仿真结果表明,该算法能够实现对宽带信号的自适应接收,具有良好的抗干扰能力和稳健性。     

宽带相干信源DOA估计算法

针对现有宽带相干信源DOA估计算法存在的问题,提出了一种解决宽带相干信源空间谱估计的新方法。简述了宽带阵列信号模型以及投影子空间正交性测试(TOPS)方法,并深入分析了TOPS不能适应相干信号的实质。通过将矩阵共轭重构算法引入TOPS算法中,解决了TOPS算法不能处理相干信号的问题。此方法不仅提高了抗相干信号的能力,而且在聚焦中不需要角度的预估计。数值仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

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。     

基于酉聚焦的宽带信号测向算法

在基于子空间的宽带信号测向算法中,聚焦矩阵的选取是能否实现高精度、高分辨率测向的关键。本文给出了求聚焦矩阵的一种方法,聚焦前后阵列信噪比没有任何损失。仿真实验结果证明了算法的有效性。     

应用于波束域的改进TOFS算法

频域子空间正交性测试（TOFS）算法是一种较新的宽带信号高分辨到达角估计方法。该方法通过角度和频率构造向量,判断该向量和各个不同频点上的噪声子空间的正交性程度来进行角度估计,摆脱了预估角度的束缚,从而避开了构造聚焦矩阵的处理过程,但是该方法不具备处理相干信号的能力。针对此问题,将矩阵共轭重构算法与 TOFS 算法相结合,提出了一种改进的 TOFS 算法。改进后的算法能很好地估计出相干信号的方位,并且提高了算法精度。阵元数对算法的运算量影响较大,随着阵元数的增多,算法的运算量会急剧增大。将改进后的 TOFS 算法应用于波束域中,运算量大大降低,并且没有影响其在阵元空间中的性能。仿真实验结果证明了该改进算法的估计性能优于原算法。     

一种优化的宽带聚焦波束形成算法

提出了一种基于最佳聚焦频率的旋转信号子空间法来实现宽带信号波束形成.通过确定最佳聚焦频率,使宽带信号的各个子带通过聚焦矩阵都聚焦在最佳聚焦频率上,然后用常规延迟求和波束形成算法完成恒定束宽波束形成.仿真结果表明,在宽带情况下,阵列输出的主波束宽度,旁瓣级和波束指向均能保持恒定.     

一种新的互耦条件下宽带信号DOA估计算法

基于一致聚焦和Khatri-Rao子空间的思想,提出了一种新的互耦条件下宽带信号DOA 估计算法。首先,通过在阵列两端设置辅助阵元来补偿各个频率处的互耦效应;接着,对补偿后的协方差矩阵进行一致聚焦操作,并重排成一个高维矩阵;最后,通过搜索Khatri鄄Rao 子空间谱估计出宽带信号的DOA。算法适用于互耦未知的场合,对宽带信号频率谱是否平坦没有要求,且在互耦自由度较小时能够分辨多于阵元数的宽带信号。计算机仿真结果证明了算法的有效性。     

改进的信号子空间变换宽带测向算法

利用矩阵特征值分解的性质,对信号子空间变换宽带测向算法中聚焦矩阵的计算方法进行改进,从而给出了一种简便的聚焦矩阵计算方法。把文章算法应用到均匀线阵上,仿真实验结果证明了算法的有效性。     

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。     

基于时频子空间分解的宽带线性调频信号DOA估计

针对具有时变方向向量的宽带线性调频信号,该文建立了基于短时Wigner-Ville分布(WVD)的空间时频分布矩阵,通过对各个空间时频矩阵的特征分解获得对应的信号子空间和噪声子空间,给出了基于时频子空间投影实现多个时频点综合估计信号DOA的算法。利用空间时频分布的前后向平滑解决了具有相同时频特性信号的均匀线阵DOA估计问题。算法不需要聚汇和插值等复杂的矩阵变换,精度较高,计算简便.仿真实验显示该算法性能显著优越于基于矩阵插值的宽带调频信号DOA估计算法.     

Localization of wideband signals using least-squares and totalleast-squares approaches

In this paper, we introduce a new focusing technique for localization of wideband signals. Relaxing the unitary assumption for the focusing matrices, we formulate the least-square (LS) and the total least-square (TLS) coherent signal-subspace methods. The TLS is an alternative to the conventional LS and uses the fact that errors can exist both in the focusing location matrix as well as in the estimated location matrix at a given frequency bin. To prevent the focusing loss, we use a class of focusing matrices that are constant under multiplication by their Hermitian transpose. The class of unitary matrices comports with this property. We then develop a new focusing technique based on a modification to the TLS (MTLS). It is shown that the computational complexity of the new technique is significantly lower than that for the rotational signal subspace method (RSS). The focusing gain of the new technique is also larger than the focusing gain of the RSS algorithm. The simulation study shows that, compared with the RSS, the new algorithm has a smaller resolution signal to-noise ratio (SNR)     

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。      

基于ESPRIT宽带信号测向技术研究

研究了基于ESPRIT宽带信号测向技术,采用信号子空间变换方法分别对2个平移矩阵聚焦处理,并利用窄带ESPRIT测向方法计算出来波方向,提出利用ESPRIT与聚焦处理相结合测向的方法,解决了ESPRIT宽带信号测向精度差问题。通过聚焦处理有效抑制噪声,提高信噪比,从而获得高精度、高分辨率的渐进无偏估计信号方向。计算机仿真验证了算法的有效性。     

基于空间斜投影的宽带多相干组 DOA 估计算法

针对宽带多相干组信号条件下传统的聚焦类算法性能下降的问题,提出一种基于空间斜投影的宽带波达方向(DOA)估计算法。该算法首先利用窄带解相干算法得到初始的DOA估计值,接着通过求解约束最小化问题得到各相干组信号的衰落系数估计值;然后,利用空间斜投影技术将不同的相干组信号分离,并利用聚焦变换将分离的信号聚焦到单一频点处;最后,利用窄带高分辨算法得到最终的DOA估计值。仿真实验表明:与现有的聚焦类算法相比,文中算法具有更好的估计性能,在较低信噪比情况下尤为明显;同时,文中方法对于相关性较低的空间色噪声也有一定适用性。     

Wideband array processing using a two-sided correlationtransformation

A new method for broadband array processing is proposed. The method is based on unitary transformation of the signal subspaces. We apply a two-sided transformation on the correlation matrices of the array. It is shown that the two-sided correlation transformation (TCT) has a smaller subspace fitting error than the coherent signal-subspace method (CSM). It is also shown that unlike CSM, the TCT algorithm can generate unbiased estimates of the directions-of-arrival, regardless of the bandwidth of the signals. The capability of the TCT and CSM methods for resolving two closely spaced sources is compared. The resolution threshold for the new technique is much smaller than that for CSM