空间平滑

摘要： 针对相干信号波达方向(direction of arrival,DOA)以空间平滑方法为基础的算法中阵列孔径损失严重以及低信噪比环境下算法估计性能较差等问题,提出一种无需信源数先验信息的互质阵列相干信号DOA估计方法。首先,对互质阵列得到的协方差矩阵矢量化,在虚拟阵元空洞位置内插天线零元,重构协方差矩阵为Toeplitz矩阵,拓展阵列孔径。然后,对重构阵列进行前后向空间平滑处理,消除信号相干性,提高算法估计性能。最后,将前后向平滑矩阵类比均匀对称阵列的协方差矩阵,设计代价函数转化为凸优化问题,通过谱峰搜索进行DOA估计。理论分析及仿真结果表明,该方法无需入射信号信源数,计算复杂度低,且在低信噪比环境下相干信号DOA估计数、估计分辨率以及估计精度都得到了明显改善。

摘要： 针对商用Wi-Fi设备中由于天线数量和信道带宽有限而导致的到达角(AoA)和飞行时间(ToF)估计精度受限问题,以及现有基于最大似然估计的3维参数估计算法容易收敛于局部最优值,且依次对参数进行估计的方式使参数之间会互相影响的问题,该文提出一种基于Wi-Fi信道状态信息(CSI)的AoA,ToF和多普勒频偏(DFS)的3维联合参数估计算法,以提高参数估计精度和信号分辨能力。首先,通过分析CSI数据,构造包含AoA,ToF和DFS信息的3维矩阵,并对构造的3维矩阵进行降维处理。其次,设计了一种3维空间平滑算法,以消除相干信号对参数估计的影响。最后,利用空间谱估计算法,同时估计出AoA,ToF和DFS 3个参数。实测结果表明该文所提3维联合参数估计算法的参数估计精度和信号分辨能力高于现有的子空间交替期望最大化算法(SAGE)和2维参数估计算法。

摘要： 针对CSM算法预估信号,存在DOA估计误差的问题进行研究,提出运用解相干空间平滑技术对宽带信号进行矩阵重构,进而构造酉聚焦矩阵,将各频率点下阵列流变换到同一频率点上,进行DOA估计.仿真结果表明,经过前后向平滑处理,改进聚焦变换矩阵的方法,不需要对来波信号方位角预估,就能高精度、稳健的估计来波方向,且计算量少.

摘要： MUSIC (Multiple Signal Classification)算法具有优良的估计精度和高分辨率,但是存在运算复杂、抗噪声性能差、无法对相干信号解相干等问题,因此难以广泛应用。文中将空域FFT测角融合到波束域MUSIC中,通过对阵列信号进行波束变换降低数据维度,结合空域FFT提供的先验信息为角度谱的峰值搜索提供搜索范围,从而有效地避免了角度谱中的栅瓣干扰、全谱搜索。该方案能够对单快拍数据进行快速角度估计,在降低传统超分辨方法运算量的同时,可以获得更稳健的性能。仿真结果表明,该方案的测角性能优于MUSIC算法,运算复杂度低于MUSIC算法,验证了该方案的有效性和优越性。

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： 近场环境下传统多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法无法对相干声源进行三维位置估计,针对该问题论文提出了一种近场相干声源三维定位算法.首先建立了近场球面波信号接收模型,其次结合空间平滑算法和修正MUSIC算法将矩形阵列分割成数个子阵列,对其协方差矩阵和求复共轭并左右同乘单位矩阵,以此来解决相干信号协方差矩阵秩亏损的问题,最后使用三维MUSIC算法完成近场声源三维位置估计.仿真表明:论文算法可有效地对相干信号进行解相干处理并准确地完成近场相干声源的三维位置估计.

摘要： 针对DOA估计的实时性和数据污染影响,给出了一种基于空间平滑的单次快拍DOA估计算法.由空间平滑技术,对接收的单次快拍数据采取解相干,再对Toeplitz矩阵进行协方差处理、采用特征分解、MUSIC算法和ESPRIT算法对信号实现DOA估计.该算法只需单次快拍,大大地减少了计算量,并且比现有的算法估计性能更好.采用计算机实验模拟分析和验证,证实了其有效性.

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： 针对阵列信号处理中单快拍情况下的多源时变波达方向(direction of arrival,DOA)跟踪问题,提出了一种基于单快拍空间平滑的多伯努利DOA跟踪算法.首先,利用多伯努利随机有限集(random finite set,RFS)描述状态过程的随机性,并直接利用从传感器阵列中获得单快拍量测.其次,采用空间平滑技术对单快拍量测进行处理,得到伪协方差矩阵,并进行奇异值分解.最后,用多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)谱函数作为伪似然函数进行多伯努利DOA跟踪.仿真结果表明,该算法能实时有效跟踪单快拍量测下的时变信源DOA状态,且能准确估计信源个数.

摘要： 传统的单快拍测向算法只适用于具有Vandermonde形式的阵列流型,均匀圆阵的阵列流型不具有Vandermonde矩阵结构,因此大部分基于线阵的伪协方差矩阵的构造方法无法直接适用于均匀圆阵.针对该问题,从侦察方的角度对波达方向(direction of arrival,DOA)估计算法进行了研究,改进了伪协方差矩阵的构造方法,提出了 一种基于均匀圆阵的单快拍测向算法.通过与模式空间前后向平滑(mode forward-backward spatial smoothing,M ODE-FBSS)算法的对比仿真,验证了算法的有效性,证实了所提方法的性能优于M ODE-FBSS算法.

摘要： 论文首先分析了前/后向空间平滑算法的去相干原理,然后针对其阵列孔径损失的缺点,引出了基于虚拟阵列的空间平滑改进算法,最后用MATLAB进行了计算机仿真验证,给出其性能分析.

摘要： 传统的MUSIC算法只适用于波源数小于阵元数的正交信号,如果波源数超出阵元数则无法获得精确的测向结果.本文研究了内插阵列变换及空间平滑的改进的MUSIC算法.首先对传统的MUSIC算法中可测波源数与阵元数之间的关系进行了仿真,同时分析了基于内插阵列变换及空间平滑算法的DOA估计,并对此改进方法进行仿真.仿真结果表明改进后的算法在信号源数大于阵元数时,依然能较精确的测得来波方向.

摘要： 传统的高分辨谱估计方法在进行独立信源的DOA估计时可以获得很好的性能，但是对相干源的DOA估计则会失效。基于去相干预处理的思想，本文在Geese算法的基础上提出了基于协方差矩阵Toeplitz化的改进Geese的DOA估计算法，恢复了协方差矩阵的秩，实现了去相干的目的。计算机仿真结果表明，与Geese算法相比，本文算法不仅能够有效估计独立信源的DOA，而且可以有效估计相干源的DOA;与空间平滑预处理去相关技术相比，该方法利用了所有的阵元，不会降低阵列的有效孔径，因此获得比空间平滑更高的分辨概率和更低的均方误差。因为只需要利用一组相关值，因此获得了更低的运算量。

摘要： 传统的Capon法对水下目标进行空间谱估计的时候,无法用于快拍数小于阵元数的情况,且不能分辨相干信号(通常由于多径效应造成)。本文将稳健Capon波束形成RCB引入波达方向估计中,并提出了一种改进方法。该方法根据空间平滑原理,重构了协方差矩阵,从而克服了RCB不能分辨相干信号的缺点。这种方法可以很好地估计相干信号的功率和波达方向,同样也适用于对非相干信号的估计。仿真结果验证了该方法的有效性。

摘要： 采用最小模算法对于空间非相干信号有很好的分辨效果.本文详细地介绍了最小模方法的原理,并通过仿真指出了最小模算法对空间相干信号难以区分的缺点.为此本文提出了一种有效的解决方案,采用空间平滑处理来去除信号的空间相干效应,通过仿真证明了算法的有效性.

摘要： 本文对适用于相干干扰和运动干扰环境下的各种自适应波束形成算法进行踪述.提出了一种有效降低阵列孔径损失的虚拟波束形成自适应加权空间平滑算法;在约束正交化算法的基础上,提出一种有效利用可得到的较多快拍数据、适用于运动干扰环境的改进约束正交化算法,其对运动干扰具有更强的稳健性.

摘要： 该文提出了一种用方向余弦作为拟合变量的阵列内插方法,基于这种改进的内插方法,并利用多个平移虚拟阵列空间平滑技术实现了小阵列对多个相干信号到达角的估计.这种方法克服了传统空间平滑技术减少有效阵元个数的缺点,可实现用4元均匀线阵估计3个相干信号的到达角.仿真试验证明了算法的有效性.

摘要： 本文提出了一种基于传播因子方法的空间平滑技术波达方向估计算法,和传统的子空间方法相比,通过简单的线性分割变换来快速估计噪声子空间,避免了传统子空间算法中运算量极大的特征分解,从而降低了运算复杂度.通过使用双向空间平滑矩阵和它的共轭复数的区别,构造出广义的协方差阵,可以完全消除空间非均匀噪声,仿真结果证明,空间平滑技术与传播因子算法的结合,能够有效地保持平滑技术良好的性能,进一步降低运算复杂度.

摘要： 本发明公开了一种笛卡尔空间与关节空间曲线平滑过渡方法及装置。方法包括：S1、根据一设定的平滑等级要求，计算开始平滑过渡的时间点；S2、计算平滑过渡过程中各时间点的各曲线、各关节位置增量；S3、根据关节速度限制，动态调整各曲线的计算时间与输出时间的比例关系，得到真实的输出周期；S4、将关节输出在真实的输出周期内，输出到关节轴上。本发明可以使笛卡尔空间曲线轨迹及关节空间曲线轨迹之间能够平滑过渡，不存在速度及加速度突变。

摘要： 本发明公开了一种笛卡尔空间与关节空间曲线平滑过渡方法及装置。方法包括：S1、根据一设定的平滑等级要求，计算开始平滑过渡的时间点；S2、计算平滑过渡过程中各时间点的各曲线、各关节位置增量；S3、根据关节速度限制，动态调整各曲线的计算时间与输出时间的比例关系，得到真实的输出周期；S4、将关节输出在真实的输出周期内，输出到关节轴上。本发明可以使笛卡尔空间曲线轨迹及关节空间曲线轨迹之间能够平滑过渡，不存在速度及加速度突变。

摘要： 本发明提出了一种基于平滑吕变换的空间目标三维成像方法，用于解决现有技术中存在的成像结果依赖散射点关联的问题以及需要多个天线构成干涉式雷达的问题，实现步骤为：获取空间目标回波的时频矩向量；构建成像信号矩阵；获取成像信号矩阵的插值后RD像；对成像信号矩阵进行平滑吕变换；获取空间目标三维成像结果。本发明无需多个天线，且不需要关联散射点，得到空间目标准确的三维像结果。

摘要： 本发明实施例提供了一种基于潜在空间平滑自表征的子空间聚类方法。该方法包括：根据数据矩阵X计算出初始的数据投影矩阵P；利用初始的数据投影矩阵P对数据矩阵X进行降维处理，得到初始的数据平滑自表征矩阵C；按照设定的迭代算法，交替进行所述的数据投影矩阵P和数据平滑自表征矩阵C的优化处理，获取最终的数据平滑自表征矩阵Cz；利用最终的数据平滑自表征矩阵Cz构建关联图，利用关联图对数据集合进行子空间聚类处理。本发明实施例将数据降维和数据平滑自表征矩阵的求解同时进行优化，减少了运算复杂度及存储需求，保证了求解出来的数据投影矩阵最佳的保持了数据的多子空间结构。

摘要： 一种基于虚拟阵元空间平滑互耦校正的MUSIC空间谱估计方法，本发明涉及虚拟阵元空间平滑互耦校正的MUSIC空间谱估计方法。本发明的目的是为了解决现有基于虚拟阵元的均匀线阵互耦校正算法对低信噪比信号估计能力差，以及无法对相干源信号进行估计的缺点。一种基于虚拟阵元空间平滑互耦校正的MUSIC空间谱估计方法具体步骤为：步骤一、利用虚拟阵元法对原始阵列进行截断，得到截断后的雷达阵列接收信号；步骤二、对截断后的雷达阵列接收信号进行空间平滑处理，得到平滑协方差矩阵；步骤三、对平滑协方差矩阵做MUSIC空间谱估计。本发明用于雷达信号处理领域。

摘要： 本发明公开了一种曲面工件的点焊机器人操作空间平滑路径规划方法，包括点焊机器人运动学模型模块、运动约束条件模块、焊点间最短平滑避障路径规划模块和最优焊点焊接顺序规划模块四个模块。通过三维栅格法曲面工件型面及焊点分布进行建模，采用改进A‑star算法和均匀B样条曲线细分算法平滑处理生成焊点间最短平滑避障路径，运用多目标精英模拟退火遗传算法得到最优焊接顺序，根据焊钳坐标系与焊点坐标系的无碰撞运动约束条件以及焊钳坐标系与曲面工件型面安全距离约束条件，通过逆运动学求解得到当前焊接路径对应的关节空间路径。本发明在实际工业中具有应用参考价值，不仅可以缩短工程师规划调试时间，还可以提高机器人的工作效率。

摘要： 一种基于虚拟阵元空间平滑互耦校正的MUSIC空间谱估计方法，本发明涉及虚拟阵元空间平滑互耦校正的MUSIC空间谱估计方法。本发明的目的是为了解决现有基于虚拟阵元的均匀线阵互耦校正算法对低信噪比信号估计能力差，以及无法对相干源信号进行估计的缺点。一种基于虚拟阵元空间平滑互耦校正的MUSIC空间谱估计方法具体步骤为：步骤一、利用虚拟阵元法对原始阵列进行截断，得到截断后的雷达阵列接收信号步骤二、对截断后的雷达阵列接收信号进行空间平滑处理，得到平滑协方差矩阵；步骤三、对平滑协方差矩阵做MUSIC空间谱估计。本发明用于雷达信号处理领域。

摘要： 本发明实施例提供了一种基于潜在空间平滑自表征的子空间聚类方法。该方法包括：根据数据矩阵X计算出初始的数据投影矩阵P；利用初始的数据投影矩阵P对数据矩阵X进行降维处理，得到初始的数据平滑自表征矩阵C；按照设定的迭代算法，交替进行所述的数据投影矩阵P和数据平滑自表征矩阵C的优化处理，获取最终的数据平滑自表征矩阵Cz；利用最终的数据平滑自表征矩阵Cz构建关联图，利用关联图对数据集合进行子空间聚类处理。本发明实施例将数据降维和数据平滑自表征矩阵的求解同时进行优化，减少了运算复杂度及存储需求，保证了求解出来的数据投影矩阵最佳的保持了数据的多子空间结构。

摘要： 本发明公开了一种基于空间平滑MUSIC改进的米波雷达低仰角测高方法，包括：建立米波雷达阵列接收信号模型；基于米波雷达阵列接收信号模型，建立米波雷达低仰角测高多径信号模型；获取前向空间平滑协方差矩阵和后向空间平滑协方差矩阵；获取双向空间平滑数据协方差矩阵；基于双向空间平滑数据协方差矩阵，构造托普利茨矩阵；基于实值变换矩阵，将双向空间平滑数据协方差矩阵转换为空间平滑实值协方差矩阵；对空间平滑实值协方差矩阵进行特征分解，得到实数域信号子空间和噪声子空间，并构造空间谱估计函数；获取目标波达方向的估计值；获取目标高度。本发明能够提高米波雷达低仰角测高的精度、分辨率和效率。

摘要： 本发明公开了一种基于简化空间平滑的相干信号波达方向估计方法，首先，使用均匀线性阵列结构的阵列天线接收信号，得到观测信息；其次，根据观测信息计算得到信号协方差矩阵；然后，对信号协方差矩阵进行特征分解，依据特征分解的结果计算归一化信号子空间；接着，使用增强空间平滑预处理技术计算重构的协方差矩阵，通过线性变换得到简化的空间平滑技术的恢复秩的协方差矩阵，并去除重构后的协方差矩阵中的重复项；最后，使用ESPRIT算法进行DOA估计。本发明对增强空间平滑预处理技术进行了改进，充分利用了信号子空间的数据信息，利用线性变换和冗余去除操作，具备更好的估计性能以及更低的复杂性。