矢量阵的非空间ESPRIT算法

矢量水听器同时测量声场中某点的声压和质点振速的正交分量,单个矢量水听器可视为空间共点阵.建立了任意阵型矢量阵的数据模型,研究了任意阵型矢量阵的非空间ESPRIT算法.非空间ESPRIT算法不是利用空间2个子阵组成的矩阵对,而是利用矢量水听器不同的输出分量组成矩阵对完成目标的二维角度(水平方位角和仰角)估计.仿真研究了该算法对单个源和多个源方位估计的情况,并利用外场试验数据验证了算法的有效性.结果表明,在当时的试验条件下,常规波束形成获得的主瓣波束宽度为30°左右,而非空间ESPRIT算法对目标方位估计的标准差为3°左右,说明基于矢量阵的非空间ESPRIT算法在未知阵列流形的前提下可对目标进行高精度方位估计.     

单矢量水听器ESPRIT波达方向估计算法

针对自相关算法的局限性,提出了一种基于高阶累积量的单矢量水听器ESPRIT算法.该算法首先对单个矢量水听器接收数据作-任意的时间延迟,以时间变元为旋转因子,构造了2个具有相同阵形的子阵,然后将高分辨信号子空间类方法的正交化原理及旋转子空间不变原理引入累积量域,得到基于高阶累积量切片的ESPRIT方法.仿真结果表明,借助高阶累积量的方法,在高斯白噪声下,ESPRIT算法能完全抑制高斯白噪声的影响,在高斯色噪声条件下,信噪比6dB以上该方法还是能获得高精度、高分辨率的渐近无偏估计.     

基于实值特征子空间迭代的DOA估计算法

针对相关信号的DOA估计和角度跟踪的传统算法自适应性差和特征值分解运算量大的问题,提出了一种基于实值特征子空间迭代的DOA估计算法．对每次快拍数据,通过梯度算法自适应更新信号和噪声子空间,并将复值特征子空间变换为实值,最后利用基于信号子空间的角度估计方法(Unitary ESPRIT) 或噪声子空间的方法(实值域求根MUSIC) 估计信号角度．由于引入了自适应特征子空间迭代和实值域处理,该算法无需特征值分解,有效地降低了基于子空间类高分辨算法的运算量,可以应用于相关信号的角度估计和跟踪问题．理论分析和仿真结果表明,算法具有较低的运算量和良好的自适应性,对某米波测高雷达实测数据的处理结果也表明了算法的有效性．     

基于子空间分解类算法的高精度频率估计

针对高速全数字解调器中频率估计算法的高精确度及实时性要求,该文深入分析了基于子空间分解类算法的特点,提出了将求根多重信号分类(RMUSIC)法和旋转不变技术估计信号参数(ESPRIT)法分别与快速傅里叶变换(FFT)法相结合的高精度频率估计算法。首先应用RMUSIC或ESPRIT算法对信号频率进行预估计,确定粗略的窄带频率区间后,再应用加窗FFT算法对细化域内的频率进行精估计。此外,为满足不同信噪比条件的需求,提出了一种具有可选结构的高精度频率估计方法。仿真结果与分析表明,该算法极大地提高了已有频率估计算法的精度,具有较快的信号处理速度和良好的抗噪声性能。     

声矢量阵快速子空间方位估计算法

针对声矢量阵高分辨方位估计算法运算量大的问题,基于声压振速联合信息处理,提出了一种快速的声矢量阵高分辨方位估计算法．该算法选择参考阵元的电子旋转矢量作为期望信号,运用多级维纳滤波器(MSWF)对信号子空间进行快速估计,不需要计算声矢量阵的互协方差矩阵,不用进行特征值分解,从而大大缩减了计算量．另外,该算法基于矢量传感器声压与振速的相干性原理,充分利用了声压振速组合抗干扰能力,有效抑制了各向同性噪声．理论分析和计算机仿真表明,该算法在拥有良好DOA估计性能的同时,大大减小计算量．     

一种新的声矢量阵远程ESPRIT方位估计算法

为解决水下目标远程高分辨定向问题,文章提出了一种新的声矢量阵ESPRIT方位估计算法.与现有的将声矢量传感器(AVS)的振速信息作为独立阵元来处理的声矢量阵方位估计算法不同,新算法完全基于声压与振速联合信息处理,充分利用了声矢量阵(AVSA)中声压与振速的相干性原理,能更好地将ESPRIT算法的高分辨能力与AVSA的抗噪能力有机地结合起来,实现远程、高分辨方位估计.理论分析和基于湖试背景噪声的仿真实验证明了新算法的有效性.     

DS_CDMA系统中的DOA估计算法研究

DS-CDMA系统中,智能天线方向图的形成必须依赖于对移动台的到达方向估计.为精确估计来波方向,首先分析研究了适用于DS-CDMA系统的DOA估计的传统算法:MUSIC算法和ESPRIT算法.这两种算法基于子空间分解,运算量大,不易于实时实现.提出使用两种基于MUSIC算法和ESPRIT算法的改进算法进行DOA估计,计算量大大降低.通过模拟实验证明,在CDMA系统多径信号环境下,两种改进算法易于实时实现.     

均匀圆阵波束空间二维DOA估计算法

摘要：为把适用于均匀线阵的ESPRIT算法、空间平滑技术等推广到均匀圆阵中,采用预处理技术将均匀圆阵从阵元空间映射到波束空间,采用实特征值分解方法得到信号和噪声子空间,并将二维MUSIC和ESPRIT算法结合起来．理论分析和模拟实验表明,该算法减小了计算量,提高了对非相干信号源的估计准确度,同时具有解相干的能力．     

一种基于广义特征向量的改进ESPRIT测向算法

基于信号子空间的ESPRIT算法不需要进行谱峰搜索,但是估计方差大于MUSIC算法。该文提出了一种基于广义特征向量的ESPRIT算法,利用信号子空间旋转不变关系矩阵的广义特征向量估计信号波达方向,得到了比基于广义特征值算法更准确的方向估计结果。该算法充分利用了信号子空间的旋转不变特性,通过利用信号子空间与阵列流形的关系进行波达方向估计,实验证明该算法能够在保持小计算量的优势下达到与MUSIC算法相近的性能。     

一种估计相干信号波达方向的快速算法

多级维纳滤波器是一种降维算法,提出了一种基于多级维纳滤波器的相干信源估计算法。将多级维纳滤波器引入ESPRIT算法的预处理,通过构造Toeplitz矩阵,满足秩等于信号个数的条件,作为维纳滤波器的预处理的结构。文章提出的算法,不通过特征值分解,得到信号子空间,结合ESPRIT算法,实现相干信号的DOA估计。仿真结果证明了算法的有效性。     

基于ESPRIT算法的L-型矢量阵源方位估计

建立了水平L-型矢量水听器阵列的数据模型,研究了利用ESPRIT算法同时对目标的水平方位角和仰角进行高分辨率角度估计,仿真L-型矢量水听器阵对单个源和多个源的方位估计情况,并和相同阵型的声压阵方位估计性能进行比较,结果表明,相对于声压阵,矢量阵可以在不增加阵孔径的前提下提高对单源方位估计的精度,获得的增益为6dB左右,同时提高了对多目标方位的分辨能力。     

圆形极化阵列到达角和极化参数估计

为了放宽布阵条件,解决现有方法存在的相位模糊问题,采用旋转不变信号谱估计算法研究了基于均匀圆形极化阵列的信号参数估计.利用子空间理论,并根据导向矢量的特点得到相邻阵元间的相位差估计,消除了相位模糊;利用沿z轴方向放置的电偶极子阵列导向矢量和磁偶极子阵列导向矢量之间的关系,通过矩阵运算给出了信号极化和到达角估计的最小二乘解,该算法不需要搜索运算和参数配对运算,仿真实验结果验证了该算法的有效性.     

基于矢量阵的自初始化MUSIC方位估计算法

MUSIC空间谱估计突破了常规波束形成中的锐利限,能够对目标进行高精度方位估计.探讨了MUSIC算法在矢量阵上的应用,给出了矢量线阵MUSIC噪声子空间谱估计表达式,利用单个矢量阵元的阵簇估计提供的初始参数,对MUSIC噪声子空间谱进行迭代搜索谱峰实现目标的方位估计,用以提高目标方位估计的精度.对单目标和双目标方位估计进行了仿真研究,在文中的仿真条件下,当满足信噪比大于5dB的条件时,可对目标方位进行较好估计.研究结果表明,通过单个矢量阵元阵簇得出的目标方位估计精度较差,而迭代搜索MUSIC谱峰方法提高了方位估计精度.     

基于实值信号子空间的虚拟阵列解相干算法

针对存在相干信源时,传统的DOA估计算法失效问题,提出一种基于实值特征子空间的虚拟阵列解相干算法.该算法根据虚拟阵列变换的思想,利用阵列接收数据构造虚拟子阵,实现对信号的解相干处理,并将协方差矩阵从复数域变换为实数域,获得一个实值信号子空间,最后利用实数域ESPRIT (Unitary ESPRIT)估计信号波达方向.该方法避免了阵列孔径损失,保持了阵列的空间分辨率,估计精度高,利用个阵元可估计个信源,且引入实数域处理和无需空间谱搜索,运算量小.计算机仿真验证了该方法的有效性和优越性.     

基于Unitary ESPRIT的双基地MIMO雷达目标定位算法

针对双基地MIMO雷达目标定位问题,提出一种基于Unitary ESPRIT的双基地MIMO雷达目标定位算法.该算法利用MIMO雷达发射阵列和接收阵列的相位延迟特性对接收数据矩阵进行重构,使协方差矩阵为Centro-Hermitian矩阵,然后通过酉变换将协方差矩阵从复数域变换为实数域,最后利用Unitary ESPRIT算法实现目标的DOD和DOA估计,且DOD和DOA自动配对.与传统的ESPRIT算法相比,该方法有效地增加接收数据信息,提高了目标角度估计性能,且所有的特征值分解及矩阵计算均在实数域进行,大大降低了运算复杂度.仿真结果验证了该算法的有效性.     

修正STFD-ESPRIT到达角估计

提出了基于修正空间时频分布(STFD)矩阵的ESPRIT算法以实现对宽带线性调频信号的到达角估计.通过求阵元输出间的互Wigner-Ville分布(XWVD),并以其幅值最大值对应时频点的XWVD值作为修正STFD矩阵对应的元素,则该矩阵具有类似窄带信号阵列协方差矩阵类似的数学结构;在均匀直线阵列下,阵列输出的修正STFD矩阵在利用变换矩阵进行变换后具有平移不变性,为此可应用ESPRIT算法以实现DOA估计.     

用旋转不变技术实现互耦和通道不一致的联合抑制简

The performance of subspace estimation algorithms degrades substantially in the presence of mutual coupling and channel discord by the perturbance of the steering matrix. Classical self-calibration algorithms need multidimensional search, optimization and iteration, and large calculation quantity. In order to avoid these shortcomings, a novel joint calibration algorithm using rotational invariance techniques is proposed in this paper. Two sub-arrays' steering matrix can maintain the rotational invariance property in the presence of array errors by switching channels and selecting sub-arrays according to the characteristic of the mutual coupling matrix. So, the estimation of signal parameters via rotational invariance techniques (ESPRIT) algorithm is applicable to mutual coupling and channel discord scenarios. The algorithm requires neither searching the spectrum peak nor estimating error parameters, and the calibration of array errors does not need an additional calculation quantity. Simulation results show that the proposed algorithm can restrain mutual coupling and channel discord. The performance of the algorithm is equivalent to the performance of the standard ESPRIT algorithm without errors.