时空欠采样线性调频信号参数及其二维到达角联合估计

针对宽频段(2-18GHz)内非平稳来波信号的参数估计和测向问题,提出一种时空欠采样线性调频信号参数与二维到达角联合估计方法。该方法首先用时域解线调方法估计调频斜率,然后在分数阶傅里叶变换(FRFT)域进行滤波,实现信号提取。利用参考阵元及其延时通道进行无模糊初始频率估计,通过构建FRFT波束空间阵列模型实现无模糊测向。数值仿真表明,该方法能够实现宽频段内多个线性调频信号的参数和二维到达角精确估计,在低信噪比下仍有较好的估计性能。     

极化信号频率、二维到达角和极化参数的同时估计

本文研究基于标量传感器和/或空域完全伸展矢量传感器极化敏感时间双采样、空间欠采样阵列的多个宽频段窄带极化信号中心频率、二维波达方向和极化参数的同时估计问题。针对时、空多分辨采样数据,利用旋转不变参数估计方法分别估计出与信号频率有关的时间相位因子和对应的含有空间相位信息的所谓混合导向矢量。对估计出的信号时间相位因子的模和相角进行联合,获得模拟频率估计:利用混合导向矢量中还包含的与空间采样间隔无关的极化-角度相干结构信息去除方向余弦估计中的整周模糊并获得相应的极化参数估计。     

宽频段空间信号频率、二维到达角和极化联合估计

在空间欠采样的条件下,通过巧妙定义稀疏L型阵列的四阶累积量输出矩阵,利用高阶累计量的盲高斯及阵列扩展特性,实现了宽频段空间非高斯信号频率、到达角和极化估计的分离,给出了一个基于四阶累积量 ESPRIT和整数搜索解模糊的任意高斯噪声环境下多个独立空间信号频率、二维到达角和极化的联合估计算法,L型阵列由和坐标轴方向一致的偶极子对组成,数值模拟结果证实了该文方法的有效性。     

用均匀圆阵实现宽频段来波信号频率和二维角估计

本文提出了一种在DFT波束空间实时估计入射到均匀圆阵(UCA)上宽频段(1～18GHz)信号的频率、方位角和仰角的方法。该方法可在时间欠采样条件下实现频率无模糊估计,在空间欠采样条件下,用整数搜索法实现方位角和仰角无模糊估计,且频率、方位角和仰角估计可自动配对。模拟频率间接估计算法的估计方差比直接估计算法的方差要小2～3个数量级。仿真实验表明了算法是有效的。     

时空欠采样宽频段信号频率和二维角估计方法

本文提出了一种时空欠采样宽频段(2~18GHz)信号频率、方位角和仰角三维参数估计方法.该方法采用均匀圆阵和阵元延时,可在时间欠采样条件下实现频率无模糊估计;在空间欠采样条件下,用整数搜索法实现方位角和仰角无模糊估计,且频率、方位角和仰角估计可自动配对.该方法不仅可用于二阶统计量阵元空间和DFT波束空间,而且还可用于四阶累积量,可在高斯白或色噪声背景下,估计非高斯信源的参数.在DFT波束空间、阵元数相同和最大孔径相当时,该方法方位角和仰角估计的方差比L阵方法的方差小1~2个数量级.仿真实验表明了算法的有效性.     

频率、二维到达角和极化联合估计

在宽频段内多信号多参量联合估计已成为许多研究课题,例如,。未知辐射源识别,有效对消等等的重要研究内容,信号频率与二维到达角、二维到达角与极化的联合估计已开展研究,但信号频率二维到达角和极化联合估计的研究尚未见报导,本文提出了利用交叉偶极子平面阵和ＥＳＰＲＩＴ算法实现频率、二维到达角和极化联合估计的新方法,分析了算法结构,计算机模拟结果证实了算法的有效性。     

用均匀圆陈实现宽频段来波信号频率和二维角估计

本文提出了一种在ＤＦＴ波速空间实时估计入射到均匀圆阵（ＵＣＡ）上宽带段（１￣１８ＧＨｚ）信号的频率、方位角和仰角的方法。该方法可在时间欠采样条件下实现频率无模糊估计,在空间欠采样条件下,用整数搜索法实现方位角和仰角无模糊估计,且频率、方位角和仰角估计可自动配对。模拟频率间接估计算法的估计方差比直接估计算法的方差要小２￣３个数量级。仿真实验表明了算法是有效的。     

一种获取非相干分布源空间分布的算法

多数分布式信号源DOA估计算法是估计中心到达角和分布参数,不能获取真实的分布曲线,而且可能需要2维搜索,运算量大。该文在假设分布曲线形状为钟形对称的前提下,提出一种求非相干分布式信号源空间分布的算法。该算法引入稀疏信号重建作为数学工具,在阵元数充足的条件下能求解多个信号源的分布,在阵元数较少时也能得到近似求解。此外,该算法估计中心到达角的性能不逊于现存算法,且无需2维搜索,运算量低。仿真验证了以上结论。     

虚拟阵列变换解到达角模糊研究

在进行宽频段波达方向估计时,频率高端可能会出现阵元间距大于半波长的情况,从而会引起角度模糊,无法分辨出真实的波达方向。本文利用虚拟阵列变换技术,使存在角度模糊的阵列虚拟为一个阵元间距较小的虚拟阵列,该虚拟阵列的阵元间距小于最高频率的半波长,使其满足无模糊阵列的条件。然后利用虚拟后的阵列进行到达角估计,得到无模糊的到达角估计值。仿真实验验证了本文方法在频率高端能有效地解决多值模糊的问题,具有良好的适应性和实用性。     

欠采样频率估计方法

基于时延和旋转不变子空间技术(ESPRIT),本文提出了一种新的欠采样宽频带信号频率的高分辨估计方法.文中,欠采样所引入的频率模糊由增加的延迟通道提供的信息加以消除,并提出了相应的频率解模糊算法.为进一步降低运算量,文中给出了该频率估计方法的简易算法,增强了方法的实用性.文末推导给出频率估计的CRLB,并通过数值仿真实验验证了本文算法的有效性.     

时—空欠采样下的频率和DOA联合估计算法

针对时—空欠采样下入射信号的频率和波达方向(DOA)估计问题,提出基于谱校正和中国余数定理的联合估计算法。首先利用稀疏分布的传感器阵元构造非均匀线阵,然后对入射信号做多路并行欠采样;借助AM估计器,该算法仅耗费少量样本即可获得精确频率和相位差余数,再结合闭式中国余数定理分别得到频率和DOA估计值。由于谱校正结果可以同时为频率估计器和DOA估计器所利用,因而该算法的样本利用率高。此外,与现有基于中国余数定理的频率估计法相比,该估计器无需对源信号做多次欠采样,耗时更短,更适用于快速时变目标的估计。仿真结果验证了联合估计算法的有效性和高精度,而且该算法在低信噪比情况下亦可达到很高的成功检测率,具有广阔的应用前景。     

基于旋转干涉仪圆阵化的多目标参数估计新算法

针对现有的长基线旋转干涉仪存在相位模糊,且不能对多个同频、同时到达的目标信号进行角度估计问题,该文提出一种基于旋转干涉仪虚拟圆阵化的多目标波达参数估计新算法。该方法首先将旋转干涉仪采样得到的两通道数据进行共轭相乘操作,获得虚拟圆阵信号;然后采用波束空间变换法将虚拟圆阵数据从阵元空间转换到波束空间,得到虚拟线阵数据序列;最后在实波束域上实现多目标2维角度无模糊估计。相比于传统旋转干涉仪方法而言,所提方法在不增加接收通道的同时,能够实现多目标角度的无模糊测量。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

Real-time frequency and 2-D angle estimation with sub-Nyquistspatio-temporal sampling

An algorithm is presented for real-time estimation of the frequency and azimuth and elevation angles of each signal incident on an airborne antenna array system over a very wide frequency band (2-18 GHz) commensurate with electronic signal warfare. The algorithm provides unambiguous frequency estimation despite severe temporal undersampling necessitated by cost/complexity of hardware considerations. The 2-18 GHz spectrum is decomposed into 1-GHz bands. The baseband output of each antenna is sent through two 250-MHz sampled channels where one is delayed relative to the other (prior to sampling) by 0.5 ns, which is the Nyquist interval for a 1-GHz bandwidth. Due to the high variance of the Direct ESPRIT frequency estimator, aliased frequencies are estimated via a simple formula and translated to the proper aliasing zone, utilizing eigenvector information generated by PRO-ESPRIT. The algorithm also provides unambigous 2-D angle estimate over the entire 2-18 GHz bandwidth, despite severe spatial undersampling at the higher end of this band necessitated by mutual coupling considerations and resolving power requirements at the lower end of the band. Eigenvector information generated by PRO-ESPRTT is used to facilitate computationally simple estimation of azimuth and elevation angles that are automatically paired with corresponding frequency estimates despite aliasing. Simulations are presented demonstrating the capabilities of the algorithm     

采用频率步进信号的多目标三维空间定位算法

频率步进信号是发射载频步进变化的子脉冲串合成的大带宽信号,具有较高的距离分辨率,阵列天线是借助阵列信号处理的空间谱估计提高方位分辨率。提出了一种利用频率步进信号和十字接收阵列对多目标进行三维空间定位的新方法。该方法充分利用了频率步进信号的特点,通过空时域MUSIC算法和自适应波束形算法对多目标的方位和距离二维参数进行估计,最后应用简单的关联算法,实现多目标三维坐标的估计。该方法仅需要一维谱峰搜索,计算量适中,能实现目标的方位和距离估计结果的自动配对,且有较高的分辨率。计算机仿真试验结果证实该方法的有效性。     

空间相干源信号频率和波达方向的同时估计方法

本文针对宽频段窄带相干信号源,充分利用多重信号分类和旋转不变两大技术,结合一定的时域信息,提出了一种高精度的信号频率和波达方向同时估计方法.该方法通过构造平滑波达方向矩阵进行参数估计,无需搜索过程和配对处理.计算机仿真验证了本文所提出方法的有效性.     

Joint frequency and DOA estimation using spatial-temporal co-prime sampling with off-grid sources

A method of joint frequency and direction of arrival (DOA) estimation using spatial-temporal co-prime sam-pling with off-grid sources was proposed to solve the problem of two-dimensional (2D) mismatches of signals.Firstly,the received signal was sampled by spatio-temporal co-prime sampling technique to construct 2D sparse reconstruction model with the filled coarray.Then the frequency mismatch term and angle mismatch term were incorporated into the re-ceived data model.Based on the above modified model,an improved greedy algorithm was presented to obtain the fre-quency mismatch and angle mismatch by estimating the spectrum leakage terms jointly.So the 2D off-grid sources can be corrected to accurate positions.The method can increase the degrees of freedom (DOF) in the space-frequency domain.Moreover,the method has reduced the amount of computation,and it can improve the frequency and DOA estimation accuracy in the meantime.Simulation results demonstrate the correctness and effectiveness of the proposed approach.     

一种波达方向、频率联合估计快速算法

首先提出了基于PM(propagator method)方法的波达方向(DOA)、频率联合估计快速算法，给出了PM算子的一个估计，由PM算子构造出一特殊的低维矩阵，其特征值给出频率的估计，进而由估计的频率和相应的特征矢量得到DOA的估计。该算法具有参数自动配对，计算量小的优点，易于在工程应用中实时处理。计算机仿真结果证实了算法的有效性。     

宽带频谱稀疏信号的空时互质采样及参数估计

针对宽频段多窄带信号的联合参数估计问题,该文提出一种基于空时互质采样的频率和DOA联合估计方法。该方法基于互质采样理论,在空间上采用互质阵列模型,并对阵列中每个阵元进行时域互质采样,通过构造空时协方差矩阵产生出空时二维差分有限阵列来完成空频联合估计。此方法可以极大地提高空时域的可探测目标数。另外,该文推导了空时互质参数的最优选取准则。仿真结果验证了此方法的正确性和有效性。