一种新的码片内多径时延估计方法

根据信道冲激响应的稀疏特性,提出了一种频域的时延估计压缩感知模型,将时延估计问题转化为基于欠采样数据的稀疏向量估计问题.利用离散傅里叶变换(Discrete Fourier transform,DFT)矩阵的子矩阵所满足的受限等距性(Restricted isometry property,RIP)以及信道冲激响应的稀疏特性充分降低了时延估计所需数据量的要求.分析了本文模型具有码片内多径分辨能力以及良好抗噪性能的原因,并与多信号分类(Multiple signal classification,MUSIC)和旋转不变技术的信号参数估计(Estimation of signal parameters via rotational invariance technique,ESPRIT)算法的时延估计性能进行仿真比较.仿真结果表明,本文提出的方法不需要预知多径的条数,对码片内多径时延具有较高的估计精度,其时延估计性能在特定条件下优于MUSIC和ESPRIT算法.     

多速率STFT超宽带信号瞬时频率估计研究

提出多速率短时傅里叶变换(Multi Rate Short Time Fourier Transform,MR-STFT)瞬时频率估计算法,提高了超宽带信号瞬时频率估计精度;该方法将多速率信号处理算法与短时傅里叶变换(STFT)技术相结合,兼顾采样频率和被测频率,将宽频范围进行分段采样,对分段处理结果进行拟合,构成多速率STFT算法,实现超宽带信号瞬时频率的高精度测量;通过对仿真信号和实测信号进行处理,研究了方法的可行性和频率估计精度,结果表明MR-STFT算法较大提高了超宽带信号瞬时频率估计精度,尤其对低信噪比的超宽带信号效果显著。     

DPT和虚拟阵列相结合的相干NLFM信号的DOA估计

针对无线电通信领域中经常遇到多径传输和反射因素的现象,必须考虑宽带相干信号源的存在。提出一种离散多项式相位变换(DPT)与虚拟阵列变换法相结合的相干非线性调频(NLFM)信号的波达方向(DOA)估计方法,并对其中的算法做了对比、分析和改进。解决了常规MUSIC、ESPRIT算法不能估计宽带信号、相干信号的问题,不仅能更准确地进行DOA估计,而且不损失阵列的孔径,提高了阵元数的利用率。同时还提出了当两个信号源很近的情况下的角度估计算法。仿真实验证明了该算法的有效性。     

基于分数阶傅里叶变换的宽带LFM相干信号的DOA估计

提出一种基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的宽带线性调频信号(LFM)相干信号的波达方向(DOA)估计方法。针对分数阶傅里叶变换的谱峰聚集特点,该算法构造了分数阶傅里叶域(FRF域)的宽带LFM信号的阵列数据模型,在FRF域内利用Toeplitz矩阵重构特性,实现对相干信号的解相干,最后通过谱峰搜索完成入射信号的DOA估计。算法在不减小阵列有效孔径的情况下,增加了可估计相干信号源数目,并在低信噪比条件下能够得到较好的性能。实验仿真证明了该算法的有效性。     

基于数据重构的宽带相干源MVDR算法

研究了基于数据重构的宽带相干源最小方差无畸变响应（MVDR）算法, 以采样定理为基础, 将同一时刻不同阵元的输出看做是连续线列阵的采样, 将时域的数据重构方法引入空间的阵元域数据, 从而实现宽带相干源的方位估计, 并提出了一种聚焦误差求取方法, 用于分析宽带相干源MVDR算法的性能。计算机仿真了FFT插值法和数据重构法的方位估计结果, 表明对于宽带MVDR算法, 数据重构方法比起FFT插值法具有更好的分辨概率和更低的均方根误差。     

基于FFT旋转不变性的ESPRIT跳频信号频率估计算法

为了解决信号的信噪比(SNR,signal to niose ratio)较低时,ESPRIT(estimated signal parameters via rotational invariance technique)算法的估计性能明显下降这一问题,提出一种基于FFT(fast Fourier transform)旋转不变性的ESPRIT跳频信号频率估计算法。该算法通过对采集到的信号样本进行FFT变换,对变换结果中幅度最大的谐波系数进行筛选构造新的信号序列,再利用FFT的旋转不变性重新合成两个具有旋转不变性的矩阵,最后再利用ESPRIT算法对信号频率进行估计。理论分析和仿真结果证明了该算法的可行性和有效性。     

基于空时等效性的空阈算法估计时域莫尔斯信号频率参数

通过深入分析空时等效性理论,给出时域信号阵列流形,提出引入空域阵列参数估计算法,估计时域信号MUSIC谱及采用ESPRIT估计时域频率参数,代替时域频谱估计及在频域进行谱峰搜索的低效算法,通过对时域基带莫尔斯信号谱的估计和频率的估计仿真,得出用ESPRIT算法更高效地估计莫尔斯基础频率,尤其对多信号或宽带信号情况,效率更高.     

改进的DFT插值频率估计算法及其DSP实现

在Quinn算法和插值迭代算法(A&M算法)的基础上 ,提出了一种改进的离散傅里叶变换(Discrete Fourier transform, DFT)插值频率估计算法。该算法首先通过Quinn算法估计出1个频率误差作为迭代估计算法的误差初值,然后用迭代算法精确估计频率误差。改进后的算法可以有效减少迭代次数,因此同时具有Quinn算法 的高效率和A&M插值迭代算法的高精度。为了提高算法在DSP处理器上的运行效率,本文还对算法在DSP上的实现提出了一种优化方法,有利于该算法的实时性应用。仿真结果表明该算法在频率估计精度、实时运算效率以及对噪声的抗干扰性能上均获得了提升。     

基于快速傅里叶变换的正弦信号频率高精度估计算法

为了进一步提高加性高斯白噪声背景中正弦信号的频率估计精度,提出了一种新的基于插值快速傅里叶变换(FFT)的正弦信号频率估计算法.首先,对N点正弦采样序列进行等长度时域补零延长,再进行 2N 点FFT; 然后, 搜索幅度最大离散谱线位置得到频率粗估计值; 最后, 采用幅度最大谱线以及原信号的离散时间傅里叶变换(DTFT)在幅度最大谱线左右两侧的两点抽样值进行精估计.仿真结果表明,当信号实际频率位于FFT两条离散谱线之间任意位置时,所提算法的频率估计均方根误差均接近克拉美罗下限,具有较好的一致性,估计精度高于Candan算法、Fang算法、三谱线合理结合(RCTSL)算法和Aboutanios算法, 且信噪比阈值较低,估计性能优于现有频率估计算法.     

实值空间的宽带信号测向新方法

为了降低宽带信号TCT方位估计算法的运算量和分辩门限,针对中心对称阵列,将实值处理过程和子空间投影MUSIC的思想引入宽带信号方位估计,提出一种宽带信号方位估计新方法。该方法首先各个频率子带的数据协方差矩阵去噪且双向平滑,然后使用左实变换矩阵将它们变换为实数矩阵,从而大大降低了后面矩阵特征分解时运算量,接着使用双边相关变换（TCT）方法选取聚焦矩阵对各个频率子带的实协方差矩阵进行变换得到同一参考频率点的数据协方差阵,最后利用基于子空间投影的MUSIC方法进行一系列一维搜索算法来求得各个目标的方位角。仿真实验结果表明,此方法比常规宽带TCT方法运算量小,且具有更低的分辨门限和更小的估计偏差。     

估计相干与非相干信源的ESPRIT方法研究

在目前信号波达方向（Direction-Of-Arrival,DOA）估计中,常规ESPRIT算法是一种速度快、精度高的常用算法,但对于低信噪比下混合信号（同时含有相干与非相干信号）,常规ESPRIT算法难以估计出它们的DOA。结合解相干MUSIC和常规ESPRIT算法的优点,提出了一种新的估计相干与非相干信源的ESPRIT方法,新方法充分利用数据协方差矩阵的自相关和互相关信息来重构含有信号方位数据的新矩阵,再从它的特征值中解得信号的到达角。计算机仿真结果验证该方法在混合信号估计中的优越性和可靠性。     

一种基于加权TOPS的宽带DOA估计新方法

针对投影子空间正交性测试（Test of orthogonality of projected subspaces,TOPS）对宽带信号波达方向估计（Direction?of?arrival, DOA）存在角度分辨率较低,且易出现伪峰的问题,提出了一种加权TOPS的宽带DOA估计新方法。该方法通过最大化各频率点信号子空间与噪声子空间特征值区分度选择参考频点,同时利用信号子空间投影代替其零空间投影;然后利用正交频率子空间测试法（Test of orthogonality of frequency subspaces, TOFS）对平方TOPS法的判定矩阵进行加权修正;最后对判定矩阵求迹实现宽带DOA估计,避免了奇异值分解。与现有的TOPS法、平方TOPS以及TOFS相比,该方法提高DOA估计精度,能够有效剔除伪峰,降低了算法复杂度,且对间隔相近信源DOA估计分辨率更高。仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

非均匀线阵的宽带波达方向估计

研究了基于非均匀线阵的宽带DOA估计问题和非均匀线阵的阵形。对宽带相干信号子空间算法（CSM）和修正MUSIC算法（MMUSIC）的基本原理作了简单介绍。基于修正MUSIC算法和CSM算法,提出了一种适合非均匀线阵的宽带DOA估计算法。仿真结果表明提出算法在非均匀线阵对称布阵方式下取得很好的效果,提高了DOA估计性能。     

单基地MIMO雷达中相干目标的波达角和多普勒频率快速联合估计算法

针对单基地MIMO中相干目标的波达角（Direction-of-arrival,DOA）和多普勒频率联合估计问题,提出了一种降维-前向平滑-传播算子算法（Reduced dimension-forward spatial smoothing-propagator method,RD-FSS-PM）。该算法首先通过对接收信号进行降维变换以降低复杂度,继而利用前向平滑技术（Forward spatial smoothing,FSS）实现解相干,最后通过传播算子算法（Propagator method,PM）实现了对相干目标的波达角和多普勒频率联合估计,且无需额外配对。与传统的FSS-PM算法相比,所提算法波达角估计性能提升,多普勒频率估计性能接近而复杂度大大降低。本文同时分析了算法的理论均方误差（Mean squared error,MSE）和单基地MIMO雷达中波达角和多普勒频率联合估计问题的克拉美罗界（Cramer-Rao bound,CRB）。最后提供了详尽的仿真实验以验证算法的性能。     

一种新的宽带DOA估计自聚焦算法

具有较高精度的宽带信号波达方向（DOA）快速估计算法是其实用化所要解决的重要问题。提出了一种新的相干子空间（CSM）类宽带DOA估计自聚焦算法。算法利用子空间投影变换将信号分离后分别处理,通过不断更新聚焦方向实现自聚焦。与已有算法相比,不受DOA初始值的影响,有更小的聚焦误差;不同目标在聚焦矩阵更新过程中无需再做奇异值分解,有较低的实时计算量。仿真实验表明,算法以较小的计算代价实现了近乎最优的聚焦性能,有较高的DOA估计精度。     

基于DPT的非线性调频信号的DOA估计

提出了一种基于DPT的宽带非线性调频信号的DOA估计算法.首先将非线性调频(NLFM)信号建模为高阶多项式相位信号(PPS)模型,然后通过高阶瞬时矩进行多项式相位变换.接收信号将变换为单个正弦信号和新的噪声.再利用ROOT-MUSIC或者ESPRIT算法对变换得到的正弦信号的波达方向进行估计.理论分析和仿真结果表明,该...     

基于离散多项式变换的宽带线性调频信号波达方向估计

为了解决宽带信号处理的问题,研究了一种宽带线性调频(LFM)信号的波达方向(DOA)估计方法。该方法采用离散多项式变换(DPT)将宽带的LFM信号变换成窄带的,经过变换后,即变换为单个正弦信号和新的噪声。这样可将时变的方向向量转化为时不变的方向向量,再采用常规的窄带信号处理方法--多信号分类(MUSIC)算法,对信号的波达方向进行估计。理论分析和仿真结果表明,该方法能够精确地估计信号的波达方向;不仅计算量小,易于实现,而且估计性能好。     

一种高性能的二维波达方向估计算法

在二维虚拟ESPRIT算法的基础上,提出了一种高性能的改进算法。改进方法依照子阵数据直接空间平滑的思想对子阵数据进行预处理,用虚拟阵列变换技术实施阵列变换,采用波达方向矩阵法的思路计算二维角度参数。仿真结果表明,相比于空域平滑的DOA矩阵法和空域平滑的二维虚拟ESPRIT算法,该方法在低信噪比情况下对相干信号源具有更好的估计性能,对独立信号源,能够估计出超过子阵阵元数的信号。