基于时频子空间的多分量宽带调频信号DOA估计

为在复杂电磁环境下实现对多分量宽带线性调频信号的到达角(DOA)估计,研究了基于时频子空间的到达角估计算法,对阵列接收信号通过二维时频掩膜滤波逐一提取各信源的时频自项,建立了空时频矩阵,运用子空间技术得到各信源的到达角估计,并与宽带聚汇算法比较,进行了仿真实验.仿真结果表明,由于充分利用了多分量线性调频信号的时频信息,在低信噪比条件下,宽带时频子空间方法比宽带聚汇算法具有更高的DOA估计的分辨率和估计精度.     

基于对称阵列Wigner-Ville分布的宽带线性调频信号AOA估计

本文提出了基于对称阵元Wigner-Ville分布(WVD)的宽带线性调频信号到达角(AOA)估计算法。该算法利用对称阵元输出延时参数的互补性和Wigner分布定义提取宽带信号方向向量,建立了新的空间时频矩阵。借助线性调频信号Wigner分布的良好时频聚集特性,适当选取时频点实现了对各个信号AOA的逐一估计。在新的空间时频矩阵模型基础上给出了基于信号子空间投影的AOA估计方法。它不需要对AOA的初始估计、聚汇和插值,减少了计算量,提高了精度,仿真实验证明了算法的有效性。     

基于时频分析的雷达信号到达角估计

现有的空间时频分布(STFD)的信号表示只适用于窄带、连续信号的分析，而雷达侦察系统要求对脉冲、线性调频等信号同时进行到达角(DOA)、频率和信号时域参数的估计。本文给出了现有空间时频分布对雷达信号DOA估计的条件，并提出了基于修正STFD矩阵的DOA估计算法。通过对各阵元输出作时频分析，估计信号的频率参数，然后据此构造方向向量和修正STFD矩阵，即可构造MUSIC空间谱。该算法不受基于现有STFD算法的条件限制。     

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。      

通道误差对时频-MUSIC算法性能的影响和校正

提出了修正空间时频分布(STFD)矩阵的到达角(DOA)估计算法,该算法可实现对宽带线性调频信号的DOA估计;分析了通道不一致对算法性能的影响,建立了宽带信号模型的通道误差模型;给出了均匀直线阵列(ULA)情况下通道不一致的无源校正算法,该算法通过先粗测信号DOA,据此将修正STFD矩阵进行变换,变换后矩阵具有Toeplitz结构,通过恢复其Toeplitz结构来实现通道误差校正.     

基于STFT的相干宽带调频信号2-D到达角估计

宽带调频信号(FM)作为具有宽频带和时变方向向量的非平稳信号,其到达角的估计具有较大的难度。该文利用短时傅里叶变换(STFT)和宽带调频信号的时频聚焦性建立了新颖的空间时频分布方程,并利用矩形平面阵数据的分维结构和基于矩形平面子阵堆栈的奇异值分解法估计了相干宽带FM信号的2-D到达角。理论分析和仿真实验表明了算法的可行性。     

基于时频点聚类的LFM信号波达方向估计

基于空间时频分布(spatial time-frequency distribution, STFD)的多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法常用于非平稳信号波达方向(direction of arrival, DOA)估计, 其关键是选取合适的信号时频点.文中针对传统时频MUSIC算法不能提取各信号时频点且在小角度间隔时估计性能不佳的问题, 以线性调频(line frequency modulation, LFM)信号为研究对象, 提出了基于时频点聚类的DOA估计算法.该算法首先对阵列接收信号进行白化, 利用白化后的接收信号构造STFD矩阵, 达到抑制STFD矩阵的交叉项、突出信号自项的目的, 然后利用K均值聚类提取各信号时频点, 最后运用MUSIC算法估计DOA.对不同角度间隔和不同信噪比时三种算法的估计均方根误差进行了仿真对比, 结果表明:相比经典时频MUSIC算法, 文中算法在小角度间隔和低信噪比时有更好的估计性能.     

基于STFD&SCMUSIC的多跳频信号DOA估计与网台分选

为了在欠定条件下利用跳频信号的空域特征参数进行网台分选,该文提出一种基于STFD&SCMUSIC的跳频信号DOA估计算法。首先在时频域提取跳频信号的有效跳(hop),并建立该hop的空时频矩阵(STFD);然后在MUSIC算法基础上,利用噪声子空间降维思想构造SCMUSIC空间谱;最终通过半谱搜索实现DOA快速估计,进而利用DOA信息完成信号的分选;同时为了提高低信噪比算法的性能,采用形态学滤波的方法对时频图进行修正,在修正的时频图上完成跳频信号有效hop的提取。理论分析和仿真实验表明了该算法的有效性和良好的估计性能。      

基于空间时频分布的高效DOA估计

提出了一种利用信号空间时频特征的高效波达方向（DOA）估计方法。通过计算参考阵元输出与其它阵元输出之间的互时频分布,构造出新的时频域数据矩阵模型,然后在时频面上不同的能量聚集区域内选择时频点,构造空间时频分布矩阵,然后对进行矩阵奇异值分解来实现波达方向估计。与直接构造空间时频分布矩阵的方法相比,该方法构造矩阵的计算量大大减小,并且能处理相干信号。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于空时频协方差矩阵重构的高效跳频信号DOA估计

为了充分利用跳频信号的空域信息来进行信号的DOA估计,在信号空时频分析的基础上,本文提出了一种基于协方差矩阵重构的高效跳频信号DOA估计方法。首先将接收信号的均匀线阵（uniform linear array, ULA）平均划分成2个子阵,分别对每个子阵接收到的信号进行时频分析,在时频域选择有效跳,构造每跳的空时频矩阵（spatial time-frequency distribution, STFD）,然后求得2个子阵的互协方差矩阵。将2个子阵的互协方差矩阵进行重构运算得到等效的信号子空间,最后构造空间谱多项式求根估计出信号的DOA。仿真结果表明该方法相比于以往改进类子空间算法能够有效提高估计精度和降低算法复杂度。      

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。     

采用Radon-Wigner变换的二维波达方向估计

针对宽带多线性调频信号2维波达方向(2-D DOA)估计精度低的问题,该文提出了一种基于Radon-Wigner变换(RWT)的2-D DOA估计方法。该方法利用RWT在多目标环境下能够有效抑制交叉项干扰和噪声,具有很好的时频汇聚性特点,通过峰值搜索确定目标个数并重构信号阵列,最后利用MUSIC空间谱分析方法实现了对多个LFM信号的2-D DOA估计。仿真实验表明,基于RWT的DOA估计方法能对非平稳信号进行有效的2-D DOA估计。     

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。     

线性调频信号辐射源的唯方位跟踪

对宽带线性调频信号的方位角估计以及对这类信号辐射源单站跟踪问题进行了研究.算法通过对称阵元Wigner-Ville分布(WVD),建立了一种新颖的具有分维结构的空间时频分布数据模型,并利用Beamspace-ESPRIT和子空间投影法估计信号瞬时频率向量和到达角.在到达角估计的基础上,针对在直角坐标系中利用扩展的卡尔曼滤波器的唯方位跟踪法不稳定问题,采用了修改的极坐标,实现了运动单站对运动辐射源的稳定和渐进无偏的定位与跟踪.     

宽带信号源数目和DOA快速估计

宽带信号源数目估计与其波达方向（DOA）估计是紧密相连的。文章综合考虑信号源数目和DOA估计,从减少算法的运算量出发,提出了一种新的宽带信号源数目和DOA快速估计方法。该方法首先利用多级维纳滤波器（MSWF）算法来估计信号子空间,避免了特征分解方法估计信号子空间所需要的大运算量;然后基于信号子空间的旋转不变性,提出了一种新的宽带信号源数目估计快速算法;最后利用信号子空间的旋转不变性来估计DOA,避免了谱峰搜索所需要的大运算量。计算机仿真试验验证了此方法的有效性。     

基于非圆信号波达方向估计的最大似然算法

现有的非圆信号波达方向(DOA)估计算法基本都是子空间分解类的,如NC-MUSIC、NC-ESPRIT算法等。基于子空间拟合类的非圆信号DOA估计算法研究的不多。文中依据非圆信号的DOA估计数学模型,提出了基于非圆信号的DOA估计最大似然算法。通过计算机仿真,将基于非圆信号的最大似然算法与常规最大似然算法及基于非圆信号的MUSIC算法进行了性能比较。结果表明,该算法提高了方位估计的估计性能,对于估计精度要求很高、用户比较密集的场合,能发挥很大的作用。