相干信源

摘要： 针对同频干扰和相干信号同时存在的复杂环境,提出了一种相干信源阵列天线DOA估计算法。该算法将阵列输出应用于线性预测(Linear Prediction, LP)模型,利用期望信号的循环平稳性计算其循环相关函数。同时对LP模型中循环相关协方差矩阵进行无偏估计,实现感兴趣的相干信号的高分辨角度估计。在同频干扰和低信噪比的复杂环境下,将所提算法与其他方法进行仿真比较,仿真结果表明了该算法的有效性。

摘要： 针对传统算法对强干扰背景下相干目标的波达方向(direction of arrival,DOA)估计效率低、精度不高等问题,在构造干扰阻塞矩阵消除特定方向强干扰的基础上,基于局部空间差分算法进行相干目标的DOA估计。首先通过接收信号矩阵的角度信息构造阻塞矩阵来剔除协方差矩阵的强干扰信息,然后利用局部空间差分算法将协方差矩阵划分为若干子阵,从而充分提取有效信息并实现解相干,最后利用线性算子算法完成对目标的DOA估计,避免高复杂度的谱峰搜索。结果表明:该算法有效提高了数据利用率,有较好的解相干效果,能够在不同的信噪比和快拍数条件下获得比传统算法更低的估计偏差和更高的成功概率。

摘要： 为了更准确地估计相干信源波达方向(DOA),提出了一种基于加权子空间投影算法的改进空间平滑估计方法。通过对阵列协方差矩阵的自相关子矩阵以及关于主对角线对称位置互相关子矩阵分别进行互相关处理,得到一种新的空间平滑矩阵,以进行解相干预处理。为了改善估计性能,构造一种对子空间进行加权投影的算法,进行DOA估计。仿真实验结果表明,该改进算法尤其是在低信噪比、小快拍数及相干信源间隔很近时能更加有效地进行DOA估计,提升了分辨性能。

摘要： 大多数子空间类谱估计算法,需要预先估计信源个数,当信号源相干或强相关时,常规的信源数检测算法不能提供准确的信源数信息.为了解决上述问题,提出了一种新的基于差分算法的信源数估计方法.利用常规分辨方法中非相关信源阵列导向矢量与噪声子空间正交关系特性,实现非相关信源数目估计,且通过阵元间的互相关信息构造一个秩只与相干源信息有关的差分矩阵,结合SORTE法得到相干信源数目,可重复利用阵列接收数据,从而分辨更多信源.仿真结果表明,新算法在非相关源与相干源并存的情况下,能准确估计出信源个数,且在低信噪比和小快拍数下性能明显优于FSS、FBSS、To-eplitz矩阵重构类算法以及SDS算法.

摘要： 为了提高对多个相干信源波达方向(DOA)估计的精度,利用虚拟阵元思想,提出基于奇异值分解的DOA估计算法.算法利用目标方位在角度空间上的稀疏性,建立稀疏空间的过完备原子库和阵列信号接收模型,将得到的阵列数据在过完备原子库上进行分解,并采用奇异值分解方法对数据进行预处理,通过求取最佳原子实现对目标的估计.通过建立虚拟阵元扩展阵列数量,提高信号估计精度.计算机仿真表明,算法在大噪声背景下对单目标具有准确的估计能力,对多个相干信号源,在低信噪比情况下也有很好的估计性能.

摘要： 传统二维重构Toeplitz类算法在进行二维相干信源DOA估计时,利用构造两个相关矩阵或协方差矩阵的部分信息构造Toeplitz矩阵,使得信息利用不完整且需要额外的去噪处理.针对上述问题,提出一种基于二维重构Toeplitz类算法改进的Toeplitz矩阵集重构算法.利用完整阵元接受信号矢量构造两个包含完整信息的Toeplitz矩阵集,再与其共轭转置相乘求和来对矩阵修正而得到满秩矩阵,从而达到去相干的目的;结合传统ESPRIT算法通过旋转不变性进行两次一维重构处理再进行角度匹配来实现二维的相干信号角度估计,同时避免额外的去噪处理.通过十字阵列和L型阵列的仿真验证了本文算法的有效性.

摘要： 针对相干信源下的到达角估计分辨率低的问题,提出了基于广义回归神经网络(GRNN)模型的估计方法.建立协方差矩阵与相应目标角度的映射关系形成训练集,经过广义回归神经网络模型进行监督学习获得模型参数;分析比较模型传递函数中扩散系数对系统性能的影响,将不同径向基函数扩散系数的预测结果与训练标签之间的最小值选为扩散系数最优值,进一步提升了估计精度.仿真结果表明,采用GRNN的估计方法可在不牺牲有效阵元数的情况下,达到解相干估计的目的.该方法的估计误差在0.5°范围内的准确率达96.33％,高于多信号分类方法(MUSIC)估计和空间平滑估计方法,且均方误差值更小,结果更加精确.

摘要： 为了解决相干信源条件下的离格波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计问题,在现阶段研究成果的基础上,将子空间平滑技术(Subspace Smoothing,SS)与离格稀疏贝叶斯算法(Off-grid Sparse Bayesian Interference,OGSBI)相结合,提出了SS-OGSBI算法.为了提高算法在小快拍低信噪比下的性能,与子空间拟合(Weighted Subspace Fitting,WSF)技术相结合,提出了SS-WSF-OGSBI算法.与稀疏贝叶斯算法对比,所提算法在均方根误差及估计成功率上均具有明显优势.

摘要： 由长电偶极子或大磁环组成的大尺寸电磁矢量传感器(ElectroMagnetic Vector Sensor,EMVS)比小尺寸EMVS辐射效率更高,研究其参数估计算法有助于推动EMVS的实装化应用.该文针对分离式长电偶极子稀疏阵列相干目标参数估计问题,提出高精度无模糊的多维参数闭式解算法.首先利用空域旋转不变性和单个矢量传感器内部属性得到方向余弦的高精度周期性模糊估计值,然后借助单个矢量传感器导向矢量推导出2维波达方向粗估计值,最后通过解模糊得到高精度无模糊的多维参数估计值.该方法规避了传统极化平滑算法的极化信息损失和迭代搜索过程,且能实现参数自动配对.计算机仿真结果表明了所提算法在分离式长电偶极子线阵中解相干的有效性.

摘要： 本文在矢量阵的基础上,使用MVDR算法和MUSIC算法对信号进行方位估计.在实际的水声信道中,存在界面反射的多径干扰信号,对于期望信号来说是相干干扰.利用MVDR算法和MUSIC算法直接对相干信源进行方位分辨时,处理性能下降.解相干算法一直是空间谱估计的重要研究方向,本文对空间平滑算法进行了理论推导,然后使用空间平滑算法对多径信号进行解相干处理,解相干后再进行空间谱估计.在此基础上,分析研究MVDR算法和MUSIC算法空间谱估计性能.

摘要： 该本文针对复杂电磁干扰背景下相干信源二维波达方向的快速估计问题,根据垂直阵列系统特点,利用单次快拍数据在三个不同维度构造了数据矩阵实现解相干,并结合ESPRIT算法实现了二维DOA的快速估计.该算法仅利用单次快拍数据,不需要进行协方差矩阵的计算,并把二维DOA估计问题转化为三个一维DOA估计,可同时在三个维度并行处理,因此运算量大大降低,利于工程实现.针对算法存在阵列孔径损失和仅采用一次快拍数据量导致的估计误差偏大问题,利用非圆信号特征和同相位数据叠加,改善了本文算法的估计性能,提高了阵列自由度.数值仿真验证了该文算法及提高估计精度对策的有效性.

摘要： 相干信源DOA估计是阵列信号处理的一个研究热点.空间平滑技术是目前一种较有效的解相干处理算法,但它是通过牺牲阵列有效阵无数来换取解相干能力的,阵列孔径有一定的损失.本文通过构建二个Toeplitz矩阵,使接收相干信源协方差矩阵恢复为满秩矩阵,从而达到去相干的目的,然后再利用传统的ESPRIT算法通过两步一雏搜索进行二维波达方向估计,仿真结果表明此算法有较好的二维相干信号的DOA估计性能,和算法的分辨性能也优于常规的空间平滑技术,而且该算法无需谱峰搜索,具有较低的计算量.

摘要： 文中建立了相于信源的数学模型，针对传统了空间分解类算法对相干信源DOA估计性能下降甚至失效的情况下，介绍了用于解相干的空间半滑技术。实验结果表，空间平滑技术能何效地解相干，实现对相干源的DOA估计。

摘要： 针对色噪声背景下的相干信源渡达方向估计问题，提出了一种空间平滑差分算法。该算法通过对空间平滑矩阵进行差分运算来对消色噪声，并采用PM算法进行方向估计。因而在去除噪声、减小计算量的同时，可估计较多的信源。 由于算法对非相关信源和相关(或相干)信源同时估计，因此减小了算法实际实现的复杂度。计算机仿真结果证明了空间平滑差分算法理论的正确性和有效性。

摘要： 本文提出波达方向估计的匹配加权子空间拟合算法(MWSF),通过信源相干结构的先验知识,构造相干源导向矢量.在信源间相关系数匹配的情况下,算法对相干信源的分辨力强于传统的加权子空间拟合算法,估计的均方误差远小于传统的加权子空间拟合算法,同时在相干信源组个数小于阵元个数的情况下,可以分辨任意多个目标.计算机仿真实验证明了算法的有效性.

摘要： 本发明公开了一种基于协方差匹配SL0算法的MIMO雷达相干信源DOA估计方法，属于多输入多输出(MIMO)雷达目标参数估计领域，具体地说是一种MIMO雷达相干信源的DOA估计方法，利用加权SL0算法估计MIMO雷达目标DOA时，需要把协方差矩阵进行矢量化来获得相应的稀疏重构模型，并利用信号和噪声子空间的正交性来构造加权向量，然而当存在相干信源时，MIMO雷达协方差矩阵的秩将退化，利用协方差匹配准则重构出一个满秩的协方差矩阵，恢复了MIMO雷达协方差矩阵的Toeplitz特性，并利用协方差逆矩阵的高阶幂来近似噪声子空间从而来计算加权向量。本发明算法能够在无需预知信源数目的情况下有效地完成对相干信源的DOA估计。

摘要： 本发明公开了一种互质面阵下相干信源的二维波达方向(Direction of arrival,DOA)估计方法。该方法首先引入空间平滑技术对接收数据的协方差矩阵进行预处理，使其恢复列满秩。在此基础上，该方法基于阵列的旋转不变性对相干信源的波达方向进行估计，同时借助阵列中两个子面阵的互质关系消除模糊值。本发明能实现空间相干信源的有效定位，且DOA估计性能优异。此外本发明无需额外的角度配对方法就能实现信号二维参数的自动配对，在参数估计中也无需进行二维谱峰搜索，因此算法复杂低。

摘要： 本发明公开了一种适用于相干信源估计的无网格波达方向估计方法。首先基于波达方向估计领域的一般性假设，建立了考虑相干信源存在的数学分析模型；其次根据研究问题中噪声设定以及快拍数量情况的不同，基于协方差拟合理论或原子范数去噪理论得出需要求解的半正定规划问题，解得信源的方向频率估计以及无噪快拍信号估计；然后根据所得方向频率估计结果计算相应的阵列流形矩阵，并结合无噪信号快拍的估计值求出信源的最小二乘估计；最后从求得的信源估计值中提取各信源功率的估计值。本发明可以在多项式时间内，准确的估计出各信源的波达方向和功率大小，且适用于各种信噪比和快拍数设定。

摘要： 本发明公开了一种基于差分共性阵重构的相干信源DOA估计方法。该方法为：首先利用均匀线性天线阵列接收相干信号，计算观测信号的协方差矩阵；然后对观测信号的协方差矩阵进行矢量化处理，并构造阵列选择矩阵对其进行重构，得到具有更高自由度的差分共性阵列流形虚拟阵观测信号数据；接着根据均匀线性阵列的平移不变性，对新的阵列流形进行空间平滑处理；最后计算平滑后的数据的协方差矩阵并进行特征值分解，实现信号子空间与噪声子空间的分离，并采用基于子空间的DOA估计算法得到全部信源的DOA估计值。本发明具有DOA估计精度好、分辨率高的优点，在低信噪比或低快拍数条件下具有更好的抗噪声能力和鲁棒性，且复杂度低，易于工程实现。

摘要： 本发明公开了一种基于去噪核范数最小化的互质相干信源估计方法，包括多个远场相干信源按不同的DOA均向互质阵列发射相同的电磁波信号，得到该互质阵列的接收信号；获取到内插均匀线阵的接收信号；计算内插均匀线阵的采样协方差矩阵，并构造二值标识矩阵；重构出具有完整元素的Toeplitz矩阵；对Toeplitz矩阵进行特征值分解，并通过谱峰搜索得到所估计的相干信源角度参数；最终得到相干信源的估计DOA参数。本发明方法在基于核范数最小化的互质阵内插算法的基础上，引入去噪操作，通过凸优化求解由接收信号所构成的Toeplitz矩阵的核范数最小化问题，实现对多个相干信源的高精度超分辨率DOA估计。

摘要： 本发明公开了一种针对多径相干信源的多阵列联合级联定位方法，属于无源定位技术领域。本发明通过多个观测站接收多径相干信号，计算协方差矩阵并进行特征值分解得到信号子空间；然后采用增强空间平滑方法来恢复信号子空间的秩，应用ESPRIT方法估计所有路径的DOA值；计算两两来自不同观测站DOA方位线的交点位置，找出交点最聚集区域的中心，作为信源位置粗估计值；最后利用子空间数据融合直接定位方法的思想搜索得到精估计值。本发明的优势在于先聚类后直接定位的级联思想，实现了多径相干信源的精确定位，相比于传统二步定位方法精度更高；利用直达径的聚集特性，无需提前找出直达径也可实现定位；同时粗估计缩小了直接定位搜索范围，计算成本更低。

摘要： 本发明公开了一种基于加权二阶稀疏贝叶斯的相干信源离栅DOA估计方法，包含以下步骤：步骤S1：对接收信号Yc酉变换实现实数域转换及信号解相干处理，从而得到酉变换后的接收信号Y；步骤S2：利用酉变换后的接收信号Y进行奇异值分解，得到Ysv及Ssv，结合MUSIC算法构造加权矢量w；步骤S3：对由二阶导引矢量构建的过完备字典的参数矩阵酉变换并结合加权稀疏贝叶斯推论(OGWSBI)求解超参数α0、α及偏移量β，并输出DOA估计值仿真实验结果表明：与OGWSBI算法相比，在相干信源下，采用本发明方法估计精度可以提高约50％，运行效率提高约60％。

摘要： 本发明公开了一种增广互质阵列高脉冲环境下相干信源的波达方向估计方法，使用增广互质阵列天线接收信号，得到量测信息；根据量测信息，计算相应的分数低阶矩估计矩阵和相位分数低阶矩估计协方差矩阵；对所得到的估计协方差矩阵进行向量化处理，删除冗余行并截取连续阵元部分，得到阵元间距为λ/2的虚拟均匀线阵接收信号信息；对虚拟接收信号信息进行Toeplitz矩阵重构，得到了重构后的协方差矩阵；用SIC DOA估计算法计算重后的协方差矩阵DOA的精确估计。本发明将FLOM，PFLOM估计矩阵与脉冲噪声环境下的互质阵列相干信源DOA估计问题相结合，脉冲噪声低信噪比环境下，本发明能够获得更好的DOA估计性能。

摘要： 本发明公开了一种适用于相干信源估计的无网格波达方向估计方法。首先基于波达方向估计领域的一般性假设，建立了考虑相干信源存在的数学分析模型；其次根据研究问题中噪声设定以及快拍数量情况的不同，基于协方差拟合理论或原子范数去噪理论得出需要求解的半正定规划问题，解得信源的方向频率估计以及无噪快拍信号估计；然后根据所得方向频率估计结果计算相应的阵列流形矩阵，并结合无噪信号快拍的估计值求出信源的最小二乘估计；最后从求得的信源估计值中提取各信源功率的估计值。本发明可以在多项式时间内，准确的估计出各信源的波达方向和功率大小，且适用于各种信噪比和快拍数设定。

摘要： 本发明公开一种基于阵列信号数值计算的水下目标辐射噪声相干信源测向方法，首先通过非实时计算，预先存储线谱分量在不同相干信源波达方向组合下的阵列信号的生成矩阵和转换矩阵；然后通过盖氏圆信源估计方法和常规波束形成方法，分别实时估计水下目标辐射噪声中的相干信源数目和波达方向分布范围，确定相干信源波达方向的备选组合；最后依据波达方向备选组合，搜索预先存储的生成矩阵和转换矩阵，实时求解相干信源与阵列信号模型误差，将模型误差最小时的波达方向组合确定为最优解，并将最优模型系数作为相干信源强度。本发明能够克服多途影响，实时并精确计算水下目标辐射噪声的相干信源波达方向，对阵元安装误差和噪声观测误差具有良好包容性。