非均匀噪声条件下考虑互耦效应的DOA估计方法

针对非均匀噪声和互耦条件下相干信号辨识性能较差的问题,提出一种基于非均匀噪声协方差矩阵和互耦系数重构的DOA估计方法。首先,利用最小二乘理论并通过迭代优化方法恢复互耦意义下的无噪声信号协方差矩阵;然后,依据信号子空间原理,并通过估计不相关信号角度重构互耦系数矩阵,进而获得互耦补偿后的无噪声信号协方差矩阵;最后,通过传统空间平滑方法获得解相干信号,并利用MUSIC算法实现DOA参数估计。数值仿真表明:与仅考虑相干信源、非均匀噪声或互耦的传统DOA估计算法相比,本文算法可较好地抑制非均匀噪声,克服了互耦场景下传统空间平滑算法解相干失效问题,并可显著改善非均匀噪声和互耦条件下相干信源的DOA估计性能。     

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．     

利用最小冗余对称阵列的近场源定位算法

在阵元数目有限的情况下,针对近场源定位中的阵列孔径和阵元数损失问题,文中突破阵元间距为1/4波长的限制,提出了基于最小冗余对称阵列的协方差矩阵重构算法．该算法构建只与方位角有关的四阶累积量矩阵,通过多重信号分类算法来估计信号方位角;然后根据估计出的信号角度在距离维上进行搜索,估计出距离参数．该算法扩展了阵列的孔径,提高了阵列的自由度．仿真结果表明,该算法可以估计更多的信源数目,拥有较高的估计性能和空间分辨率,且只需进行一维搜索,避免了二维参数配对．     

基于Toeplitz矩阵的互耦误差下相干信号源DOA估计

在阵列互耦误差存在的前提下,针对多组相干信号源和若干非相干信号源并存的情况,提出了一种对信号源进行准确估计的算法.算法首先估计阵列的互耦参数,并利用此互耦参数对阵列接收数据进行补偿;然后利用Toeplitz矩阵重构法对相干信号进行解相干;最后利用MUSIC算法估计各个信号源的来波方向(direction of arrival,DOA).实验结果表明,算法有效解决了互耦的影响,避免了阵列损失,实现了间距很小信源的准确估计.     

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.     

一种改进的二维ESPRIT算法

针对二维旋转不变子空间算法(estimation of signal parameters via rotational invariance technigues,ESPRIT)在求解信号时协方差矩阵存在阵列冗余问题,提出一种改进后的二维ESPRIT算法。该算法利用阵列结构原理构造2个互相关矩阵,然后由合并的特殊大矩阵进行奇异值分解来估计信号子空间,最后利用2D-ESPRIT方法实现二维测向。该算法估计精度高,计算量小,通过空间平滑后既能对相干信号进行估计,也能同时估计非相干信号。     

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。     

多通道阵列相干源波达方向超分辨估计

采用发射阵列分布式布阵、接收阵列密布阵的多通道阵列,提出了一种虚拟子阵积累算法,在获得空间分集增益的同时可以超分辨估计相干源的波达方向.先通过正交信号分选的方法在接收端得到虚拟子阵,然后叠加积累各虚拟子阵接收数据的协方差.该算法利用空间分集克服了目标闪烁,同时具备解相干的能力,且避免阵列物理孔径的损失.理论分析和仿真结果表明,该算法可以有效处理多通道阵列相干源波达方向估计.     

单目标多阵列子空间数据融合定位算法

传统的多站角度定位系统需要各站先估计目标到达方向角(DOA),然后估计目标位置,在低信噪比时往往会导致角度估计误差太大而无法定位。提出了一种单目标多阵列子空间数据融合(SDF)直接定位算法。该算法首先通过传统方法对各阵列输出数据进行自相关运算和特征值分解,得到各站的噪声子空间数据,再在监测区域内用量子粒子群算法搜索在各噪声子空间投影的和最小的位置矢量,估计目标位置。仿真实验表明,这种算法在低信噪比下较传统的交叉定位算法有更好的性能。     

调频广播外辐射源雷达中的目标方向估计方法

针对外辐射源雷达中散射波信号波达方向（DOA）难以估计的问题,提出了一种距离多普勒域阵列信号处理方法。首先计算直达波信号和接收阵列信号的互模糊函数;然后在互模糊函数上抽取特定时差和多普勒的数据构建单个采样点虚拟阵列信号;将单个采样点的虚拟阵列信号扩展为多个采样点的虚拟阵列信号;通过频率扫描的方式,用MUSIC算法进行空间谱估计得到二维DOA-多普勒图,最终可获得散射波的DOA,及其对应的多普勒频率。从理论上推导了虚拟阵列信号的构造过程及散射波增强的原理,并通过仿真实验评估了所提出方法的性能。     

非平稳噪声下相干信源MIMO雷达角度估计

为解决非平稳噪声、多径效应和相干电子干扰下多输入多输出雷达角度估计问题,提出了一种基于斜投影算子和Teoplitz矩阵重构的角度估计方法．通过Toeplitz重构把非平稳噪声转化为高斯白噪声,再用斜投影算子排除非相干信源,实现对相干信源的角度估计．该方法没有阵列孔径损失,可适用于任意阵列结构,且信源过载能力和阵元节省能力较强．最后通过仿真验证了该算法比多级维纳滤波器算法更适合于低信噪比的情况．     

基于均匀线阵的改进MUSIC算法

在相干信源下,传统的MUSIC（MUltiple SIgnal Classification）算法不能准确地估计波达方向。为此,在对传统的MUSIC算法进行研究的基础上,提出了一种改进的MUSIC算法。该算法是将阵元接收的数据做相应的变换,从而得到新的阵列数据,再通过求互协方差等运算,得到新的数据协方差矩阵。同时,对该算法和传统的MUSIC算法进行了仿真,对其DOA（Direction-of-Arrival）估计性能进行比较。仿真实验表明,改进后的算法在相干信源的情况下具有很好的去相干性能,而且没有阵列孔径的损失。能精确地估计信号的波达方向。     

基于均匀圆阵Toeplitz矩阵集重构解相干算法

针对目前均匀圆阵相干信源波达方向估计的矩阵重构算法仅利用部分阵列接收数据的相关或协方差矩阵部分元素进行重构造成信息利用不完整的问题,提出一种改进Toeplitz矩阵重构算法。利用模式空间变换后的数据协方差矩阵所有行元素信息构造包含阵元完整相关矩阵信息的Toeplitz矩阵集,经与Hermitian转置矩阵相乘及正反向平滑运算得到满秩数据协方差矩阵。该算法能够直接结合子空间类算法实现相干信号的角度估计,无需平滑算法广义特征值分解,同时解决了目前模式空间矩阵重构算法因忽略相位差变化造成的估计性能下降甚至失效问题。计算机仿真结果验证了本文算法的有效性。     

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．     

相干源盲分离及方位估计的算法研究

针对水声信号处理中常见的多途、相干信号的多目标分辨和方位估计问题,依据遗传算法突出的求解线性及非线性方程(组)数值解的优势,研究了相干信号的盲分离和方位估计方法.用"L"型阵列接收多个相干目标信号,在建立阵列流形和盲分离数学模型的基础上,利用复数遗传算法求解非线性方程组进行各相干目标源的分离,并利用阵型优势解决线列阵在方位估计上的左右舷模糊问题,对各相干目标源进行方位估计.MATLAB仿真试验表明:该分离算法能够快速收敛于全局最优解,成功实现相干信源的盲分离,最终实现多个相干目标的分辨及其方位估计.     

冲击噪声背景下的虚拟空间平滑算法

为解决在冲击噪声背景和相干信源条件下,高斯白噪声的相干信源DOA（Direction-Of-Arrival）估计算法失效的问题,提出了基于虚拟空间平滑共变系数矩阵（ROC-VSS：RObust Covariation-Based Virtual SpatialSmoothing）的DOA估计算法。该算法以虚拟空间平滑算法为基础,通过构建虚拟平滑共变系数矩阵实现相干信源条件下的DOA估计。构建的虚拟子阵阵元个数等于阵列总的阵元个数,避免了阵列孔径的损失。仿真实验表明,在冲击噪声背景和多径干扰条件下,算法能很好地估计信源的波达方向。     

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。     

恒模信号波达方向和阵列天线互耦系数的联合估计算法

提出了1种针对恒模信号的波达方向和阵列天线互耦系数的联合估计算法。新算法不需要方位已知的辅助校正源,可以在线完成实际信源的方位估计。仿真结果证明了新算法的估计精度取决于信源的信噪比、方位组合和快拍数等因素。     

基于正交投影的宽带相干信源空间谱测向算法

提出了一种新的相干信号子空间宽带信源空间谱测向算法,该方法通过角度扫描和数据协方差矩阵的正交投影处理,避免了到达角度的预估计和信源个数估计,从而提高空间谱测向的性能,论述了该算法的原理及其实现过程,并和现有算法进行了对比分析．仿真结果表明,在信噪比较低的情况下本算法有更好的角度分辨率和更低的均方根误差．