基于CSM的波束域宽带DOA估计方法

宽带相干子空间方法（CSM）是宽带DOA估计中一类重要算法，但该方法对DOA预估较为敏感。波束域方法解决了窄带高分辨处理方法实用化过程中所遇到的一些问题，例如，降低了运算量，降低了算法的信噪比门限，易于消除模型误差等。新方法将波束域算法与宽带相干子空间方法结合，降低了算法的信噪比门限，减小了算法的运算量，降低了对DOA预估精度要求。仿真结果证明了算法的有效性。     

一种应用于波束空间的改进TCT算法

双边相关变换（TCT）算法利用各频率点无噪声数据之间的关系构造聚焦矩阵。为了降低其计算复杂度和分辨门限,针对聚焦矩阵的构造方法,提出了一种改进算法。改进后的算法一定程度上降低了运算量,提高了算法的分辨能力和在低信噪比下的估计精度,然后将此算法从阵元空间变换到波束空间中,降低了运算维度,且没有影响原方法的估计精度。最后通过仿真结果证明了文中算法的有效性,并分析了该改进算法性能与信号入射角度、带宽之间的关系。     

基于波束域的子空间正交性测试宽带DOA估计方法研究

投影子空间正交性测试(Test of Orthogonality of Projected Subspace:TOPS)算法通过测试宽带信号各频率点上噪声子空间和信号子空间之间的正交性对目标方位进行到达角估计(DOA:direction-of-arrival)。此算法对参考频点上的信号子空间的估计依赖性较大,因此存在较多伪峰,低信噪比条件下性能差等缺点。针对该问题,提出一种基于波束域的宽带DOA估计方法。该方法通过将阵列接收信号转换到波束域,在波束域中利用信号带宽内各频率分量的波束域方向向量与噪声子空间之间的正交关系构造判决向量,根据判决向量搜索空间谱的极大值对应的角度进行DOA估计。该方法不需要进行角度预估,避免了TOPS算法中常出现的伪峰,降低了信噪比分辨门限,减少了计算量,具有较好的估计效果。将该方法分别运用到均匀圆阵和线阵上,通过仿真对比和海试实验数据的处理,证明了本文所提方法的有效性。      

基于相干信号源的改进MUSIC算法

提出一种基于相干信号源的改进多重信号分类（IMUSIC）算法,以估计相干信号波达方向（DOA）。相干信号间接收数据特征值分解后,直接利用大特征值对应的信号子空间与信号导向矢量的关系,通过多维来波方向搜索谱峰,实现对来波方向的有效估计。与空间平滑算法相比,IMUSIC算法具有4大优点,仿真结果也验证了IMUSIC算法的有...     

基于数据阵共扼重构的宽带相干源DOA估计算法

提出了一种基于阵列接收数据阵共扼重构的宽带源DOA估计方法。该算法在保持原ISM算法无需构造复杂聚焦阵的基础上，取前后向平滑的特例——子阵长度与阵元数相等，在每一子带对接收数据阵进行共扼重构，在不损失阵列孔径的前提下实现了相干源的DOA估计，并可提高对非相干源的估计性能。仿真结果验证了新方法的有效性。     

基于双边相关变换的宽带DOA估计快速算法

基于双边相关变换提出了一种宽带DOA估计快速算法.与已有的双边相关变换(TCT)算法不同,本方法虽然基于聚焦误差最小提出,但最终处理却避开了聚焦矩阵的构造和聚焦过程,从而大大提高了运算效率.理论分析证明该方法在构造无噪相关矩阵的过程中隐含了对各个频率点信号能量的聚焦,从而保证在简化运算的同时不损失估计性能.计算机仿真验证了快速算法的有效性.     

信源数目过估计和欠估计下MUSIC算法分析

分析了信源数目过估计与欠估计情况下的MUSIC算法性能，仿真实验发现信源数目过估计下MUSIC谱出现伪峰，并且随着过估计程度的加重伪峰的数目增多，DOA估计的均方根误差增大；而欠估计情况下某些谱峰消失，并且随着欠估计程度的加重谱峰数减少，均方根误差增大。提出一种改进算法，在信源数目有误差的情况下，该算法的性能好于MUSIC算法的性能。     

空间非平稳噪声下的宽带DOA估计算法

投影子空间正交性测试(TOPS)法是利用子空间的正交性实现宽带信号DOA估计,而在空间非平稳噪声环境下子空间的正交性条件不再满足,尤其是在低信噪比或低快拍条件下子空间估计将出现较大误差,TOPS算法性能将急剧下降。针对该问题,提出了一种空间非平稳噪声下宽带DOA估计算法。该算法首先通过构造特殊对角矩阵将噪声从数据协方差矩阵中剔除,从而克服非平稳噪声对DOA估计的影响;然后利用平方TOPS法实现宽带信号DOA估计,消除了传统TOPS算法中的伪峰。该算法适用于空间非平稳噪声背景及低信噪比环境,提高了对角度相近目标的分辨性能;仿真实验表明了该算法的有效性。     

宽带DOA估计的类MUSIC波束形成算法

为了提高频域波束形成的宽带波达方向估计性能,提出了类MUSIC波束形成算法(MBM,MUSIC-like Beamfomfing Method).在频域将宽带信号划分为若干窄带信号,叠加各窄带的MBM算法的空间谱后其峰值对应角度即为宽带波达方向估计结果.MBM算法的主瓣宽度在不同分析频率下基本保持不变,计算量与常规波束...     

一种新的宽带DOA估计方法

总结了宽带信号子空间类DOA估计方法,提出了一种新的构造聚焦矩阵的方法,新方法基于预估角度和宽带信号带宽内各个频点上对应的阵列流形的奇异值分解,所构造的聚焦矩阵为酉矩阵,在聚焦过程中没有聚集损失。比较了新方法与旋转信号子空间方法（RSS）在分辨两个相邻较近信号源时的性能,新方法与RSS方法性能相当。仿真结果证明了算法的有效性。     

波束空间的超分辨算法及统计性能分析

针对工程应用中超分辨算法存在的计算量大、分辨信噪比门限高以及对阵列误差敏感等问题，研究了将常规波束形成和超分辨相结合的方法，给出了波束空间MUISC算法，并通过计算机仿真，比较了波束空间和阵元空间超分辨算法的统计性能，分析和验证了波束空间波束数目的选择对估计性能的影响。结果表明，波束空间的超分辨算法计算量小，并具有较强的分辨力和较低的信噪比门限。     

频谱分析在DOA估计中的应用

子空间方法的本质是利用噪声子空间与阵列流型之间的正交性对阵列空间采样数据中空间频率进行估计。文章从快拍数据频谱分析的角度来实现这一估计。文中详细推导了窄带情况下DOA和快拍频谱的关系,提出了两种运算量较小、便于工程实现的利用FFT估计窄带DOA的方法。在宽带情况下,详细推导了宽带信号空间频率和时间频率的关系,推导出宽带信号频率对齐的方法,提出了两种直接利用对齐结果来估计宽带DOA的新方法。文中所用方法运算量小,便于硬件实现,仿真结果证明了算法的有效性。     

基于快速子空间分解的宽带非相干DOA估计快速算法

总结了快速子空间分解在窄带阵列到达角估计中的应用,给出了几种构造参考信号的方法。将快速子空间分解与宽带非相干信号子空间方法相结合,得到了宽带到达角估计快速方法。在性能基本保持不变的同时,新方法大大降低了运算量。仿真结果证明了算法的有效性。     

一种快速的宽带相干源DOA估计算法

在现有的投影子空间正交性测试(TOPS)基础上,提出了一种解决宽带相干信源的快速空间谱估计的新方法。该方法通过将窄带快速子空间算法和能量门限算法相结合运用到频域子空间正交性测试算法中,对每个过门限的窄带信号运用窄带快速子空间算法,将共轭重构运用到TOFS算法对宽带相干信号进行目标达到方向(DOA)估计。该算法不需要角度和参考频率的预估计,且去相关处理简单易实现,运算量降低,是一种快速的宽带相干源DOA估计算法。通过计算机仿真结果,验证了该算法在信噪比6 dB以上有较小的均方根误差及较高的分辨概率。     

基于G-S正交的信号子空间宽带聚焦DOA估计算法

提出基于G-S（Gram-Schmidt）正交算法的信号子空间宽带聚焦DOA估计算法。该算法基于G-S正交方法,求得矩阵的信号子空间,并利用局域子空间投影算法（LSP）,构造宽带信号子空间最佳聚焦矩阵。分析表明,该算法不需矩阵特征分解,运算量小于双边变换（TCT）方法,性能优于TCT方法。仿真结果证明了算法的有效性。     

一种基于Bessel函数的宽带DOA估计方法

提出了一种基于Bessel函数的宽带相干信号子空间DOA(Direction-of-Arrival)估计方法,新方法不需要角度预估,避免了角度预估误差对DOA估计结果的影响。仿真结果证明了方法的有效性。