信源数目估计误差影响下的修正二维MUSIC算法分析

针对信源数目过估计下二维MUSIC算法会出现虚假信号和欠估计下某些谱峰消失的问题, 通过将降维技术与一维噪声子空间算法相结合,提出一种基于正交阵列结构的修正二维MUSIC算法．该算法将复杂的二维处理问题转化为3个简单的一维问题,通过组合3个并行的均匀线阵分别估计出一维波达方向进行空间测向．仿真结果表明该算法在未知信源数目的情况下,仍能正确判断出信号的来波方向．     

远近场混合循环平稳信源定位方法

提出一种基于对称均匀线阵与二阶循环统计量相结合的远近场混合源定位新方法。该方法首先将均匀线阵划分为两个对称子阵,获得仅包含方位角信息的旋转矩阵,以此为基础,构造谱峰搜索函数,实现远场源和近场源角度的同时估计,将获得的方位角信息代入二维MUSIC谱函数,实现近场源距离估计。所提算法计算复杂度低,估计精度较高,且无需参数配对及二维搜索。均方根误差的仿真结果验证了该算法的有效性。     

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.     

非圆信号的二维相干测向新方法

传统的二维相干测向算法都是针对圆信号提出的,且要求大快拍数和较多阵元数,在低信噪比时估计性能较差.通过充分利用非圆信号的特点和L型阵列的结构优势,提出了一种非圆信号的二维解相干新方法.该方法利用阵列接收信号数据及其共轭信号数据,重新构造阵列接收数据矩阵,有效地扩展了阵列孔径;同时,提出了一种修正的空间平滑技术进行解相干,最后采用ESPRIT算法实现相干信号的二维DOA估计.所提方法具有阵列利用率高的优点,能够有效弥补传统二维测向算法阵列利用率低的缺点,提高了ESPRIT算法在低信噪比时的估计性能.实验仿真结果表明,所提方法能够有效实现二维相干信号估计并且估计性能优良.     

矢量重构解相干的波达方向估计新方法

针对相干信号波达方向(Direction of Arrival, DOA)估计问题,提出一种新的矢量重构解相干方法——变参考阵元数据互相关矢量重构算法。算法依次改变阵列参考阵元,求得所有阵元接收数据与对应参考阵元接收数据之间的互相关信息,并以此作为重构矩阵的列矢量构造一个等效协方差矩阵,然后基于MUSIC和ESPRIT算法,估计相干信号的波达方向。数学推导和理论分析表明,重构的矩阵能对相干信号完全解相干。算法不损失阵列孔径,在低信噪比和少量快拍数据条件下,估计性能要优于Toeplitz矩阵重构算法和前后向空间平滑算法。     

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L阵的低计算复杂度二维波达方向估计

针对L阵的二维波达方向估计问题,提出了一种低计算复杂度、高精度的二维波达方向估计算法.首先利用L阵子阵互相关矩阵和均匀线阵导向矢量的共轭交换性质扩展阵列孔径,并构造新的阵列接收数据;然后利用旋转不变子空间算法得到二维角度估计;最后将子阵互相关矩阵对角元素Toeplitz化,在不损失阵列孔径的情况下重构出类阵列自相关矩阵,利用Nystöm方法得到信号子空间估计,进而通过少量角度搜索得到正确的二维角度配对.该算法无须大量角度搜索,具有角度估计精度高、运算量小、所需快拍数少的优点.理论分析和仿真实验结果证明了算法的正确性和有效性.     

双基地MIMO雷达收发阵列互耦条件下目标定位方法

利用均匀线阵互耦矩阵的带状、对称Toeplitz特性,基于子空间原理,提出了一种双基地MIMO雷达目标定位及互耦自校正方法.将对目标二维方位角估计与互耦参数估计相"去耦",不需要任何互耦矩阵信息,且角度估计性能与互耦已知时二维MUSIC算法相近;同时,基于信源二维方位角的精确估计,算法还可以精确地估计出互耦矩阵,从而实现双基地MIMO雷达的互耦自校正.该方法对目标二维方位角与互耦矩阵的联合估计不涉及高维的非线性优化搜索,只需一维搜索,具有较小的计算量.计算机仿真结果证明了本方法的正确性和可行性.     

一种近场源参数估计新方法

提出了一种基于子空间的近场窄带信源频率、到达角及距离三维参数联合估计新方法．该方法选择特定序号阵元输出计算的4阶累积量构造4个高维矩阵,然后结合这些矩阵结构特点构造3个新的矩阵,利用新构造矩阵的特征值联合估计信源参数．与现有基于高阶累积量的方法相比,这种方法有效地减小了阵列孔径损失,从而具有较高的估计精度．     

Y形阵列宽带信号二维来波方向估计

利用Y形阵列结构的特点,提出一种宽带信号二维来波方向的估计方法.该方法在相干信号子空间法的基础上,通过采用流型矩阵展开的方式获得聚焦矩阵,并针对聚焦后的协方差矩阵,利用基于子阵的ESPRIT算法和二维MUSIC算法进行联合估计,从而提高了测向精度且减小了谱峰搜索的范围.理论分析和计算机仿真实验表明,该方法对于非相干信号源和相干信号源都具有较好的估计效果,并具有较低的计算量.     

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。     

均匀圆阵相干信源DOA估计的差分算法

提出了一种新的均匀圆阵解相干算法。在模式空间中,均匀圆阵被转换为一虚拟的均匀线阵。利用该虚拟线阵的特殊阵列模型结构可重构一差分矩阵,使其秩只与相干(或相关)信号的波达方向(DOA)有关。该算法可使得非相干信源与相关(或相干)信源分辨开,且通过利用常规超分辨方法估计不相关源和相关源的空间谱,再利用差分矩阵中包含的相干及相关源信息分辨相关及相干信源,可重复利用阵列接收数据,从而分辨更多信源。仿真结果验证了该算法的有效性。     

一种小尺度阵空间信号源数估计算法

在信号源数未知或信号源数与估计不符的条件下,大多数高分辨DOA(direction of arrival)估计算法性能都会严重下降或失效。该文通过分析直线阵的阵列流形,给出了波束特征值的概念,并由此提出了一种可应用于小尺度阵的信号源数估计算法.理论分析和仿真实验证明,该算法适用于相干和非相干信号源数估计,并且在低信噪比条件下,仍能进行准确地估计.并且通过蒙特卡洛试验证实了该算法的信源数估计性能优于通常的信源数估计方法.     

提高二维DOA估计分辨率的改进MUSIC算法

针对经典二维多重信号分类(Multiple Signal Classification, MUSIC)算法在低信噪比和小快拍数情况下,分辨率受阵列孔径限制的问题,提出了一种改进的基于MUSIC算法的二维测向算法．该方法利用MUSIC谱函数极大值点处对方位角和仰角的二阶偏导数小于零的特性,通过对方位角和仰角求二阶偏导,构造了新的空间谱函数．对新的空间谱函数进行谱峰搜索,其负向谱峰所对应的角度就是目标的波达方向 (Direction Of Arrival, DOA)估计．理论分析和仿真结果表明,在低信噪比、小快拍数下,该方法对相近信源有更高的角度分辨率和更低的均方根误差,并且可适用于任何阵型．     

一种用于矩形阵列的二维波达方向估计方法

针对现有使用均匀矩形阵列或稀疏矩形阵列的二维无格波达方向估计方法的性能欠佳的问题,提出一种基于二阶特普利茨矩阵重构和二维旋转不变参数估计技术的无格波达方向估计方法。使用均匀矩形阵列或稀疏矩形阵列,对其接收信号的协方差矩阵进行二阶特普利茨结构表达,通过log-det稀疏测度与正定约束构造约束优化问题,并使用优化最小算法求解,最后通过二维旋转不变参数估计技术估计源的二维波达方向,即方位角与俯仰角。这种方法需要多次求解半定规划问题,计算复杂度相对较高,但能获得更好的波达方向估计性能。在仿真实验中,这种方法在均匀矩形阵列或稀疏矩形阵列条件下均有非常低的均方根误差,接近克拉美罗界,证明了其良好的波达方向估计性能。     

基于酉变换的虚拟阵列DOA估计算法

为了估计相干信源的波动方向,提出基于酉变换的虚拟阵列DOA估计算法．该算法通过阵列虚拟平移形成虚拟阵列对相干信号进行解相干,并利用酉变换将虚拟阵列接收数据的协方差矩阵从复数域变换到实数域,然后利用该实数矩阵进行波达方向估计．计算机仿真表明算法在低信噪比情况下具有很好的解相干特性和估计性能．该算法避免了阵列孔径损失,可在小采样拍数情况下实现相干信源的DOA估计,且运算在实数域进行,大大降低了运算复杂度．