四阶累积量

摘要： 为满足复杂干扰场景和阵列误差因素影响下雷达微弱目标信号精确测向需求,提出一种基于均匀线阵构建虚拟波束,替代阵列接收信号进行四阶累积量(fourth-order cumulant,FOC)波达方向(direction of arrival,DOA)估计的算法。该算法包括两个关键步骤:一是利用阵列接收信号特征分解的方法,对信号主信息分量进行提取,并以构建的虚拟波束为输入,计算FOC矩阵;二是针对主分量虚拟波束波瓣外的起伏,利用高斯窗修正波束方向图的方法,进一步提升空间谱函数的估计精度。仿真结果表明,该方法在存在阵列误差的非理想因素下,对复杂电磁干扰场景下的目标信号DOA估计精度较现有FOC方法提高150%以上,尤其对于场内同时存在多个非等功率源信号时,所提方法对低信噪比目标DOA估计精度提升效果优势明显,对复杂干扰环境下DOA估计精度更高、适应性更强。

摘要： 该文提出一种利用阵列划分的近场到达方向(Direction Of Arrival,DOA)估计算法.首先,通过划分阵列和四阶累积量构造一个仅包含DOA信息的托普利兹矩阵;然后,由于多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法的空间谱在谱峰处是一个断点、且趋近较大值,因此,为得到高分辨率谱峰,该算法通过求解空间谱的一阶导数构造一个新“空间谱”;最后,通过一维MUSIC算法估计近场信源的距离.仿真结果表明,该算法在低信噪比下提高了DOA的估计精度,且不需要二维谱峰搜索,只需K+1次一维谱峰搜索.

摘要： 介绍了空间谱估计中四阶累积量矩阵的阵列信号处理方法原理。对结合四阶累积量的MUSIC算法与传统MUSIC算法进行了MATLAB仿真比较,并在多信源数的信号环境中进行了DOA估计。同时,在不同阵元间距、快拍数和信噪比条件下,对四阶累积量MUSIC算法的估计性能进行了仿真分析。结果表明,该算法阵列能力较强,并能有效抑制高斯噪声。实验结果为该算法在今后仿真实验参数的选取方面提供了参考。

摘要： 随着通信系统电磁环境的日益复杂,确保数字信号调制方式识别的有效性和准确性尤为重要。针对数字信号的特点,引入分数阶傅里叶变换(FRFT)提取修正分数域瞬时幅度参数RMAX进行幅度信号的识别,引入FRFT提取修正分数域四阶累积量比值进行频率信号的识别及类内信号的识别,完成分数域数字信号的调制方式识别。仿真结果表明,该方法可在低信噪比下有效识别调制方式,具有较好的识别准确性,可为工程实践提供理论借鉴。

摘要： 随着通信系统电磁环境的日益复杂,确保数字信号调制方式识别的有效性和准确性尤为重要.针对数字信号的特点,引入分数阶傅里叶变换(FRFT)提取修正分数域瞬时幅度参数RMAX进行幅度信号的识别,引入FRFT提取修正分数域四阶累积量比值进行频率信号的识别及类内信号的识别,完成分数域数字信号的调制方式识别.仿真结果表明,该方法可在低信噪比下有效识别调制方式,具有较好的识别准确性,可为工程实践提供理论借鉴.

摘要： 发射和接收阵列的互耦效应将使得双基地多输入多输出(MIMO)雷达的角度估计算法性能下降.针对阵列互耦效应和高斯色噪声并存情况,该文提出一种基于4阶累积量组合矩阵构造的收发角度估计方法.该方法首先根据收发互耦矩阵的Kronecker乘积特点,并结合互耦矩阵带状、对称的Toeplitz变换性质,充分利用所有的接收数据,构造出多组发射和接收4阶累积量矩阵,通过组合收发累积量矩阵进一步构造出4阶块累积量矩阵,并利用矩阵的奇异值分解,提取出发射和接收旋转不变因子.理论和仿真结果表明:在强互耦效应情况下,所提算法能够有效估计出高斯色噪声背景下目标的收发角度,并实现自动配对.在强互耦情况下,所提算法的估计性能优于其他算法.

摘要： 针对非相干分布式信源的不相关散射分量会造成信号空间的扩展从而使阵列最大可估计信源数下降的问题,利用四阶累积量的阵列扩展特性,本文提出了一种基于四阶累积量的非相干分布式信源测向算法.该算法首先利用泰勒级数展开对接收信号的四阶累积量矩阵进行化简;之后根据化简后的矩阵重新划分噪声空间,并利用其和新的阵列流形构造谱峰搜索函数;最后给出算法的自由度及复杂度分析.仿真结果表明,该算法可以有效地提升阵列的最大可识别信源数,同时在低阵元数低信噪比情况下估计误差较小.

摘要： 研究了利用发动机缸体振动信号进行爆震检测和强度评价的方法,提出了一种基于广义正交匹配追踪的改进K-均值奇异值分解(K-means singular value decomposition,简称K-SVD)信号处理方法,将稀疏表达理论引入了发动机爆震特征识别领域.首先,对缸体振动信号进行稀疏分解,得到涵盖爆震特征的稀疏字典以及针对单个信号的稀疏系数;然后,计算重构信号的四阶累积量的自然对数,提出了一种爆震强度评价指标.计算结果表明,该方法对于混有强烈背景噪声的缸体振动信号表现出了良好的降噪和特征提取能力,且提高了运算效率,能够准确区分强烈爆震、轻微爆震和正常燃烧3种状态,证明了该方法在发动机爆震识别领域的应用价值.

摘要： 传统方式通常选用惯导或陀螺仪获取飞行器姿态,数据采集过程易受大加速度或磁场干扰且获取的姿态精度低,针对该问题,文中采用四阶累积量MUSIC算法估计飞行器姿态.以GPS信号作为信号源,波结构向量作为参照物,将3个缺损电磁矢量传感器安装在飞行器机身上,各个传感器异步接收GPS信号,建立传感器阵列导向矢量,采用四阶累积量MUSIC算法构建空间谱函数对谱函数进行谱峰搜索,获得飞行器的3个姿态参数.实验结果表明,利用该算法进行飞行器姿态估计的误差小于1°,高于惯导或陀螺仪姿态估计精度,满足航空航天飞行器的姿态估计要求.

摘要： 基于均匀圆阵和四阶累积量,本文提出了一种相干信号波达方向估计的新算法。首先,利用基于四阶累积量的VESPA算法和计算量较小的PRO-ESPRIT算法盲估计广义阵列响应矢量。然后,对广义阵列响应矢量进行模式空间变换,并利用改进的前后向线性预测方法估计出相干信号的到达角。该算法能在色噪声环境下,精确地估计出空间相干信号的到达角,并且无需平滑技术和谱峰搜索,具有计算量小,无阵列孔径损失的特点。计算机仿真结果验证了算法的有效性。

摘要： 本文给出了一种将时间延时自相关函数与四阶累积量相结合的盲源分离算法.由于四阶累积量对高斯信号不敏感,因此组合后的算法与只采用时间延时自相关函数的算法相比,更适于具有高斯白噪声的低信噪比情况.为了提高算法的性能,首先依据四阶累积量函数,找到一个线性变换,使得全局混合矩阵与加性噪声正交.传感器采集信号经线性变换进行预处理,对预处理后的数据采用本文提出的组合算法,估计出混合矩阵.仿真实验证明,与仅采用二阶统计量的算法相比,这种组合算法更有效,而且更适用于传感器处于嘈杂噪声等恶劣环境下.

摘要： 短波自适应通信信号的检测是现代电子战信号处理的一个重要研究课题,本文提出了基于四阶累积量对角切片的短波自适应通信信号检测方法.文章推导了有限长度信号四阶累积量对角切片的分段估计方法,分析了其渐进性能,分析表明该估计方法降低了估计方差;论文介绍了信号检测原理,借助计算机仿真研究了高斯白噪声和色噪声及不同信噪比下不同检测方法的性能.仿真对比结果验证了该方法的有效性.

摘要： 针对机载气象雷达工作在高斯色噪声背景下的情况,本文提出一种基于四阶累积量MUSIC的微下击暴流风速估计方法.该方法在常规抑制地杂波的基础上,首先利用四阶累积量的盲高斯性对高斯色噪声进行抑制,然后通过MUSIC方法构造四阶累积量矩阵,并对四阶累积量矩阵进行分解得到信号子空间和噪声子空间,进而利用信号子空间和噪声子空间的正交性实现对风场速度的准确估计.后续仿真结果证明了该方法的有效性.

摘要： 已有的利用多元传感器阵列进行波达方位估计方法还存在着高的空间分辨率和稳定性难以兼顾的矛盾.文中利用四阶累积量波束形成方法所具有的阵列孔径空间扩展特性,来提高基阵的空间分辨率.文中还对四阶累积量波束形成方法的性能进行了分析,包括分辨率分析、对高斯分布噪声的抑制能力和方位估计误差分析.文中从理论推导和仿真计算两方面验证了在不增加基阵孔径的情况下,四阶累积量波束形成方法于常规波束形成方法具有更高的空间分辨率.

摘要： 非高斯任意概率分布白噪声在理论假设中已经得到广泛的应用，如何生成各种概率分布的随机数成为计算机技术在仿真领域应用中必须首要解决的问题．于是本文以拉普拉斯分布的白噪声为例讲述了在MATLAB中不能直接调用的任意概率分布白噪声的产生方法。并且讲述了四阶累积量非对角切片谱的性质和算法原理在谱线增强中的应用，并将仿真的拉普拉斯白噪声加入基于四阶累积量非对角切片算法的谱线增强仿真中。仿真结果得到了明显的线谱增强效果。

摘要： 源个数估计在阵列信号处理,特别是在盲源分离技术中有着重要意义。本文基于混合信号的四阶累积量矩阵,提出了一种利用特征值分解来估计信号源个数的方法,改善了估计性能。给出了实际的计算方法,并通过计算机仿真验证了该方法的正确性和有效性,从而改进了信号源个数的估计问题,为盲源分离技术的进一步应用奠定了基础。

摘要： 针对高斯有色噪声背景下的二维谐波频率估计问题,本文利用二维四阶累积量对高斯噪声不敏感,却包含有二维谐波的频率与幅度信息,将该问题转化为一个多元函数的极值问题,然后提出了基于遗传算法的二维谐波信号参数估计算法.该算法可以直接估计出谐波的频率与振幅,并且不需要考虑频率的配对问题,使得估计过程得到了简化.仿真实验证明了算法的有效性.

摘要： 本文针对宽频带阵列中信号参数的估计问题,提出了一种基于均匀圆阵的方位和俯仰参数估计方法.这种方法充分结合圆阵的特殊结构,利用四阶累积量构造一系列具有旋转不变性的数据矩阵对——四阶累积量混合波达方向矩阵对.通过对四阶累积量混合波达方向矩阵对的特征分解,可实现宽频带阵列的无模糊二维到达角的估计.

摘要： 基于瞬态信号的一般表达式,导出在高阶累积量(三阶及四阶)下信号的AR模型Yule-Walker方程,得到相应的频率估计与功率谱估计算法.利用高阶累积量对高斯噪声不敏感的特点,可实现高斯白噪声和色噪声污染下瞬态信号频率与功率谱的正确估计.仿真实验表明该方法即使在信噪比较低的情况下仍具有较高的估计精度.

摘要： 本发明涉及一种基于四阶混合平均累积量与改进TLS‑ESPRIT算法的低频振荡模态辨识方法，利用四阶混合累积量抑制高斯色噪声，并对TLS‑ESPRIT算法进行改进，引入奇异值相对变化率定阶，利用测量数据构造矩阵进行电力系统低频振荡模态辨识，本发明使得检测出电力系统低频振荡信号不同振荡模态的振荡频率、衰减因子、振荡幅值和相位信息更加准确。

摘要： 本发明公开了基于四阶累积量的近场非圆信源参数估计方法，其实现步骤是：接收端架构对称均匀线性阵列；对对称均匀线阵的接收信号建模；选取特定阵元的接收数据计算四阶累积量矩阵；利用四阶累积量矩阵构造包含信号非圆信息的矩阵；计算扩展矩阵的信号子空间；通过全局最小二乘的旋转不变子空间算法(TLS‑ESPRIT)获得第一个仅包含信源角度信息的对角矩阵；获得第二个仅包含信源角度信息的对角矩阵；通过解模糊算法获得高精度的波达方向估计结果；构造增广的接收数据协方差矩阵；利用一维多重信号分类(1‑D MUSIC)方法获得近场信源的距离。本发明在阵元数量有限的情况下大大提高了可检测信源数目，且能够提高信源参数估计精度，适用于无源定位。

摘要： 一种基于四阶累积量的宽带DOA估计算法，本发明使用宽带信号源作DOA估计，结合压缩感知原理，将宽带信源分解为若干子频带，并逐个估计得各子频带的空间谱，然后求解其算术平均值来获得更精确的DOA估计。其中对于各子频带分量，采用其四阶累积量来构造信号子空间，从而达到抑制噪声项的目的。其中压缩感知原理在本发明中的体现在于将DOA估计问题转化为一个优化问题，对信号各快拍分量施加QUOTE范数构造一个与原信号稀疏度相同的向量，并通过施加正则化参数QUOTE将其嵌入目标函数来达到稀疏性条件和数据解的平衡。最后可以通过对目标函数的优化来完成最终的DOA估计。相比现有技术，本发明在保证算法复杂度的前提下，抑制了噪声项，提高了DOA估计精度。

摘要： 本发明涉及一种基于四阶累积量的管道泄漏振动信号自适应时延估计方法，属于流体管道泄漏监测技术领域。该方法包括以下步骤：S1：采集流体管道泄漏振动信号；S2：对管道泄漏振动信号进行四阶累积量运算；S3：进行递归最小二乘法(RLS)自适应滤波；S4：得到时延估计结果。本发明首先将传感器拾取的泄漏振动信号进行自、互四阶累积运算得到一维切片，这两个一维切片可以作为两个新的时域信号，采用RLS自适应滤波算法滤除相关噪声，从而抑制相关噪声，提高了信噪比，减少时延估计误差。通过该技术，可有效抑制流体管道泄漏振动信号因频散、多模态特性产生的相关高斯噪声，提高泄漏振动信号的信噪比，从而减少时延估计误差，最终可以有效减少泄漏定位误差。

摘要： 本发明涉及一种基于四阶累积量的二维天线阵列空域滤波方法，包括，获取二维天线阵列的接收信号和期望信号；根据所述接收信号，构建四阶累积量矩阵；根据所述期望信号对所述二维天线阵列进行扩展，得到扩展后的阵列导向矢量矩阵；根据所述四阶累积量矩阵和所述阵列导向矢量矩阵，计算空域滤波最优权系数；根据所述空域滤波最优权系数对所述接收信号进行空域滤波。本发明的二维天线阵列空域滤波方法对二维天线阵列进行了扩展，展宽了二维天线阵列的有效孔径，并扩展出虚拟阵元，增加了二维天线阵列的有效阵元的数目，突破了传统的二维天线阵列空域滤波方法中对入射信号数目的限制，提升了二维天线阵列的自由度。

摘要： 本发明公开了一种基于互质阵列和增广扩展阵列的四阶累积量DOA估计方法，包括：基于互质阵列、增广扩展阵列构建EEAS‑NA‑CPA结构的稀疏阵列；根据所述稀疏阵列获取阵列接收信号；计算阵列接收信号的四阶累积量；对所述阵列接收信号的四阶累积量重新构建得到新的列向量；根据所述新的列向量构建空间平滑矩阵；对所述空间平滑矩阵进行子空间分解实现DOA估计。本发明EEAS‑NA‑CPA可以获得更大的连续滞后数，以及用更高的精度检测到更多的信号源，提出的基于EEAS‑NA‑CPA结构的DOA估计可以获得更好的性能。

摘要： 本发明公开了一种基于四阶累积量MUSIC算法的飞行器姿态估计方法，本发明以GPS信号作为信源，其波结构向量作为参照物，把n个缺损电磁矢量传感器的偶极子天线安装在飞行器的机身上，各个传感器异步接收GPS信号，再利用四阶累积量MUSIC算法通过对谱函数进行谱峰搜索，可得到飞行器的三个姿态参数，实现姿态估计。本发明，提高了导航信息利用率，可获得更高的姿态精度，较其它算法更加经济有效，适用于航空或航天飞行器。

摘要： 本发明公开了基于四阶累积量的近场非圆信源参数估计方法，其实现步骤是：接收端架构对称均匀线性阵列；对对称均匀线阵的接收信号建模；选取特定阵元的接收数据计算四阶累积量矩阵；利用四阶累积量矩阵构造包含信号非圆信息的矩阵；计算扩展矩阵的信号子空间；通过全局最小二乘的旋转不变子空间算法(TLS‑ESPRIT)获得第一个仅包含信源角度信息的对角矩阵；获得第二个仅包含信源角度信息的对角矩阵；通过解模糊算法获得高精度的波达方向估计结果；构造增广的接收数据协方差矩阵；利用一维多重信号分类(1‑D MUSIC)方法获得近场信源的距离。本发明在阵元数量有限的情况下大大提高了可检测信源数目，且能够提高信源参数估计精度，适用于无源定位。

摘要： 本发明提供了一种互质阵模型下的降维四阶累积量的正交传播算子方法，建立互质阵天线阵列的接收信号模型，通过采样快拍得到的接收信号求出阵列信号的协方差矩阵，引入四阶累积量的概念，利用四阶累积量定义得到的新导向矢量，去除冗余项降，求解出传播算子，进行标准正交化，通过空间谱估计函数，进行谱峰搜索，实现入射目标信号源的DOA估计。本发明利用四阶累积量进行计算时采取了去冗余降维的操作，极大得降低了计算复杂度，提出能应用于互质阵这样的稀疏阵列下的算法，避免了子空间类的DOA算法需要特征分解这样复杂的计算，降低了复杂度，提升了精确性。

摘要： 基于声矢量传感器的近场多参数估计四阶累积量方法，利用y轴方向分布的均匀声矢量传感器对称线性阵列，利用四阶累积量和平行因子方法估计近场源俯仰角、方位角和距离三维参数；由声压和x、y、z轴的四个子阵接收数据矩阵构造四个可以有效提取近场源信号参数的四阶累积量矩阵，由四阶累积量矩阵构造三面阵，根据三线性分解唯一可辨识性得到D、A和B的估计值