时频干涉仪到达角估计性能分析

传统干涉仪测向是对单个脉冲信号测向的，对于多信号没有分辨能力，对于线性调频等时变频率信号也不能直接应用。本文提出了一种时频干涉仪算法以实现对宽带线性调频信号的到达角（DOA）估计；同时该算法可实现多信号分辨；讨论了通道误差对算法性能的影响；分析表明，通道增益不一致不会造成DOA估计错误，而通道时延的不一致将造成DOA估计错误；给出了通道时延误差校正算法，通过校正可实现DOA的正确估计；计算机仿真结果证实了分析的正确性。     

基于互Wigner-Ville分布的到达角估计

研究了对线性调频信号的到达角估计;提出了基于互Wigner-Ville分布(XWVD)估计信号到达角的方法.通过时频分布,在时频面上进行信号预分选;根据XWVD时频脊点上的相位获得信号时延,从而获得信号到达角.该算法可实现多信号分辨,也可实现对时变频率信号的到达角估计.计算机仿真结果证实了该算法的有效性.     

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。     

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.     

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.     

加权最小二乘法和MUSIC法联合测向技术研究

针对传统相位干涉仪测向法精度不高和MUSIC算法空间谱峰搜索耗时长的问题,提出了一种基于加权最小二乘法和MUSIC算法相结合的均匀圆阵测向技术。首先根据阵列短基线组求解相位模糊,并通过引入中间变量将相位差测量方程转化为线性方程组,然后运用加权最小二乘法对其进行求解,并利用信号到达角与中间变量的关系得到信号到达角初始估计,最后MUSIC算法依据信号到达角初始估计进行空间谱峰搜索,得到高精度信号到达角估计。仿真实验对比了所提方法与现有相位干涉仪及MUSIC算法的角度估计精度和耗时,证实了所提方法的正确性和有效性。     

基于MP分解的宽带LFM信号参数估计

将MP分解应用于宽带阵列信号处理中,提出一种针对线性调频信号(LFM)参数估计新算法.根据LFM信号形式建立过完备原子库Gf,其中原子参数由起始频率和调频斜率决定,将阵列参考阵元接收数据在Gf上作MP分解,获得各个信号的起始频率和调频斜率参数,从而得到宽带信号的具体形式;在上一步频率参数估计的基础上,根据阵列结构建立过完备原子库Gθ,其中原子参数由到达角决定,将阵列全部阵元接收数据在Gθ上作MP分解,实现信号DOA估计.新算法估计性能优于传统空间时频分布(STFD)方法,尤其在低信噪比、多信源情况下仍然有较高的估计精度.计算机仿真结果验证了算法的有效性.     

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。     

短时分数阶傅里叶变换对调频信号的时频分辨能力

调频信号的检测和参数估计一直是信号处理领域的研究热点之一。为深入挖掘短时分数阶傅里叶变换对调频信号的时频分析优势,从短时分数阶傅里叶变换的定义出发,推导了其时频分辨能力与信号参数的关系,并与短时傅里叶变换进行了对比分析。结论表明,短时傅里叶变换时频分辨能力与信号频率变化率有关,而短时分数阶傅里叶变换几乎不受调频率变化率影响。最后,通过对比仿真实验证明,对于频率变化率较小的信号,两者时频分辨效果差别不明显,对于频率变化率较大的信号,短时分数阶傅里叶变换的时频分辨效果更好。     

基于时域聚汇和补偿估计WLFM信号DOA的FRFT-MUSIC算法

本文提出了分数阶付氏变换(FRFT)-MUSIC算法估计多个宽带信号到达角参数(DOA)。该算法通过对到达角的初始估计,在时域内经补偿和聚汇将宽带线性调频信号的时变方向矩阵变换为固定的方向矩阵,然后利用分数阶付氏变换和MUSIC算法实现入射信号DOA估计。本文同时提出了一种对FRFT-MUSIC的组合估计方法以减少计算量。仿真实验证明了算法的有效性。     

一种基于Radon变换的时频分析方法

针对CW脉冲和线性调频(LFM)信号,利用Radon变换沿直线积分的特性,将其与时频分布(TFD)结合在一起,抑制多频率分量信号各个分量之间的交叉项干扰,提高时频分布的时频二维分辨力。通过仿真数据验证算法具有良好的时频分辨能力以及抑制交叉项干扰能力。     

基于盲信号分离的同频多信号测向技术

介绍了一种基于快速定点的盲分离算法,该算法可以对来自不同方向上的统计独立信号进行有效的分离,并且不需要预先知道信号的方向和阵列的结构流形。常规的干涉仪算法只能够对非同频信号测向,当多个信号频谱重叠时,无法准确获得单个信号的相位,因此采用干涉仪算法不能够实现对同频多信号测向。提出了一种基于盲信号分离结果的干涉仪测向算法,可以解决同频多信号的测向,进一步提高了干涉仪算法的应用前景。     

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。     

信道化IFM接收机中LFM信号的接收

对信道化瞬时测频接收机接收线性调频信号的处理增益、跨信道合并和参数测量等问题进行了讨论.首先,处理增益的分析证明信道化接收机仍能有效提高信道化线性调频信号的信噪比;其次,基于调频信号的瞬时频率连续性合并线性调频信号在多个子信道的分裂输出;最后,使用最小二乘方法从瞬时频率序列估计线性调频信号的参数.跨信道合并和参数估计方法都可以在实时计算场合应用,仿真结果显示了其在大于-5 dB的输入信噪比下仍然有效.     

基于均匀圆阵的多信号多参量估计中的参数配对问题

该文介绍了一种基于均匀圆阵的超分辨无源测频测向算法中存在的问题,并且就这一问题提出了一种较好的解决方案。基于均匀圆阵模型的超分辨无源测频测向算法分为直接法和间接法两种,直接法的测频测向精度不高,间接法的测频测向精度虽然较高,但是,在来波包含多个单频信号的情况下,间接法容易发生各单频信号的频率、方位角、仰角3个估计出的参数不能正确自动配对的问题。本文具体解释了间接法中引起参数不能正确自动配对的原因,并且详细推导出了解决参数自动配对问题的一种可行方法。该方法比以前的间接法更加简单可靠。     

宽带LFM信号瞬时频率和二维到达角联合估计

针对非平稳的宽带线性调频信号(LFM),本文利用了对称阵元 分布(WVD)将原始数据投影到时频波束空间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,然后采用Beamspace-ESPRIT算法、子空间投影法获得了信号瞬时频率和二维到达角的联合估计.仿真实验证明算法精度较好,计算量小,具有很好的实用性.     

基于线性误差模型的干涉仪系统标校方法

干涉仪系统利用多个天线构成测向基线,通过测量目标相位信息完成入射角度估计,能实现瞬时高精度测向.针对系统误差影响测向性能这一问题,分析了系统误差来源(包括天线安装误差和系统固定相位误差),建立了干涉仪系统误差线性模型,利用线性最小二乘算法对干涉仪系统中的天线相位误差与基线安装误差进行估计.仿真分析验证了该方法的有效性.     

基于空间谱估计的多干扰源分辨技术研究

为实现反辐射导弹分辨多个干扰源,根据空间谱估计原理,提出采用均匀圆形阵列天线结构对目标进行测向定位,并运用MUSIC算法估计其到达角,实现空域分辨。建立了基于均匀圆阵的二维DOA估计模型,讨论了角分辨算法在导引头中的具体应用。仿真结果证明了采用该方法能够有效分辨多个干扰源。     

线性调频信号时/频差估计算法

提出了一种新的快速估计线性调频信号时/频差的算法.该算法将抽取的自模糊函数与Radon变换结合估计线性调频信号的调频率, 通过分数阶傅里叶变换估计出模糊函数脊线与频率轴交点位置, 应用解调频沿脊线搜索模糊函数峰值.对于接收信号中存在多分量的情况, 根据其模糊函数脊线位置的不同, 该算法能够分辨各分量信号, 并分别精确估计出各分量的时/频差.由于只需一维搜索模糊函数峰值, 并可用快速傅里叶变换实现, 该算法大大减少了运算量.仿真实验表明, 随着信噪比的提高, 该算法估计的时/频差均方误差逐渐逼近克拉美-罗下界.