传播算子

摘要： 针对传统均匀直线阵列的相干目标波达方向估计算法的自由度受限于实际阵列阵元数目的问题,提出基于MUSIC算法的单基地发射/接收和协阵列DOA估计方法。该方法将互质MIMO阵列虚拟成等效的和协阵列,找到和协阵列中的连续子阵和半连续子阵,并运用多频操作填补半连续子阵中的孔洞,使之与连续子阵形成一个更长的新连续子阵;然后通过矩阵重构算法解相干,该方法极大地提高了算法的自由度,可以根据目标的个数灵活调整虚拟发射/接收阵元的数量,使复杂度尽可能降低。但该方法涉及到高维矩阵的特征值分解,复杂度仍然很高,因此文中引入传播算子,提出基于传播算子的单基地发射/接收和协阵列DOA估计方法,避免了特征值分解,复杂度得到极大改善。仿真结果证明,该方法对非相干目标的估计能力与前者接近,可用于估计非相干目标以及估计相干目标的大致方向或者判断此时是否有相干目标出现。

摘要： 针对双基地多输入多输出(MIMO)雷达系统中,多目标波离方向(DOD)和波达方向(DOA)联合估计精度低的问题,提出了一种改进的传播算子(PM)方法。根据传播算子定义要求提取存在旋转不变结构的相关数据,组合相关数据求得协方差,采用前后向平滑方法求得传播算子,根据其内部结构特征求出旋转不变因子,估计出DOD和DOA的值。仿真结果表明:与传统的旋转不变子空间算法和PM算法相比,该方法具有更高的估计精度,在低信噪比时与传统的PM算法相比最大均方根误差相差4 dB,性能更加稳定,更适合低信噪比时的DOD和DOA高精度估计。

摘要： 针对面阵中的波达方向估计算法复杂度过大的问题,提出了一种改进的基于传播算子的二维面阵波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计算法.该改进算法基于面阵平移不变性质,将原始子面阵在X和Y轴上分别平移得到两个子面阵,将两个子面阵相加得到虚拟子面阵,利用原始子阵和虚拟子面阵构造新的信号矢量,基于传播算子算法求出其特征值,特征值中的模值和相位值包含信源的二维角度信息,由此可求出自动配对的二维角度.与基于传播算子的二维DOA估计算法相比,该算法有效降低了运算复杂度,且保持性能相近.仿真实验验证了算法的有效性.

摘要： 为了解决传统的子空间类算法不能实现对混合源正确分辨这一问题,基于正交偶极子阵列提出了一种混合信号入射角度与极化参数联合估计算法。首先,对不相关信号的角度与极化参数进行估计,将正交偶极子均匀线阵阵列划分为两个重叠的子阵列,利用去噪处理的自相关矩阵与互相关矩阵构建目标矩阵,依据子空间正交性原理估计出不相关信号的角度信息,利用正交偶极子阵列接收数据之间的相关性实现对不相关信号的极化信息估计。其次,对相干信号的角度与极化参数进行估计,将每个相关组对应的特征矢量重新排列,得到新的重构矩阵用于恢复数据协方差矩阵的秩,实现对每个相干组中相干信号的角度估计,并采用最小二乘法实现对每个相干组中相干信号的极化信息估计。最后,通过仿真实验验证了本文所提算法的有效性与可靠性。与现有的方法相比,新提出的算法降低了硬件资源的消耗,提高了对相干信号的角度估计精度,并且能够实现极化参数的估计。

摘要： 针对谱峰搜索的二维波达方向估计中现有算法复杂度高,精度受搜索间隔影响较大的问题,给出了一种双向传播算子的互质面阵二维波达方向估计算法,实现了俯仰角和方位角的低复杂、高精度、无模糊联合估计.该方法首先将互质阵列引入到二维波达方向估计中,构造互质平面阵模型,然后采用两次旋转不变传播算子方法计算出不同阵列流型方向上的旋转因子矩阵,根据旋转因子矩阵解算出目标信号的俯仰角和方位角,同时利用互质理论消除了稀疏阵列角度估计的不确定性,证明了互质阵列模型下采用双向传播算子方法进行俯仰角和方位角估计的无模糊性.对算法的复杂度进行理论分析,并给出了平面阵列角度估计的克拉美罗界推导.理论分析与仿真结果表明,算法不需要进行角度匹配和谱峰搜索,在相同条件下的均方根误差性能优于均匀平面阵的多重信号分类算法,并且以较低的复杂度无模糊的达到了高维网格搜索的精度.

摘要： 扩频信号波形估计的本质是信号子空间估计.针对直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DS-SS)信号的扩频波形估计问题,提出了一种基于传播算子的估计算法.针对现有算法估计信号子空间计算量较大的不足,所提算法利用传播算子估计信号子空间.理论分析了所提算法与现有算法的计算量和性能,并进行了仿真实验.仿真结果表明所提算法有效,且计算量远小于现有算法.

摘要： 提出一种基于四阶累积量和传播算子的近场源方向角和距离二维参数联合估计算法,算法利用均匀线阵接收的数据构造四阶累积量矩阵,采用传播算子方法估计出接收信号的噪声子空间,构造MUSIC谱函数,通过谱峰搜索方法,估计信源的方向角和距离二维参数.与传统MUSIC算法相比,所提出的算法利用传播算子方法直接估计出噪声子空间的最小二乘解,而非传统奇异值分解算法的正交解,在估计性能上略逊色于传统的奇异值分解算法,但是却具有较低的计算复杂度,仿真实验验证了所提出算法的有效性.

摘要： 传播算子方法不需要对数据协方差矩阵进行特征值分解或奇异值分解,较之于传统子空间类算法有更低的运算复杂度.由于传播算子方法要求较大的快拍数,该文提出了一种新的改进方法,在快拍数为1的情况下,构建Toeplitz Hermitian数据矩阵,并将传播算子方法与求根MUSIC算法相结合,很好的实现了信号解相干,具有较好的实时性.仿真结果表明,在一定信噪比下,该算法与前向空间平滑算法相比有略好的性能,能很好的实现信号解相干,同时大大减少运算的复杂度.

摘要： 本文首先引入传播算子和多重信号特征方法(PM-MUSIC)快速提取雷达目标散射中心，并将其作为目标识别的特征，以减少经典目标识别方法中的计算量和存储量。然后，通过计算散射中心的中心矩建立统一标准的识别特征，并与支持向量机(SVM)相结合进行目标识别。文中通过对比PM-MUSIC与传统MUSIC方法的计算量说明PM-MUSIC算法能够提高散射中心的提取效率。最后，就五类战斗机，对五种特征提取方法分别结合SVM及自适应高斯分类器(AGC)分类算法的识别性能进行了仿真。

摘要： 本发明公开了一种基于传播算子的北斗导航系统干扰源直接定位方法，包括：选取卫星在不同时刻接收的干扰源信号，分别计算每个时刻的接收信号协方差矩阵；通过对协方差矩阵分块，计算传播算子，进而得到导向矢量正交投影子空间的估计；根据卫星的轨道信息计算出被干扰时卫星覆盖区域的重叠区域；利用导向矢量正交投影子空间的性质建立损失函数，将L个时刻的导向矢量正交投影子空间融合，通过搜索重叠区域得到干扰源位置估计结果。本发明的优势在于可有效避免中间参数估计步骤，直接从原始数据层抽取干扰源位置信息，定位误差小；无需传统直接定位技术中复杂的特征值分解步骤，复杂度低；仅需一颗卫星即可完成干扰源定位，具有重要的工程应用价值。

摘要： 本发明涉及一种基于单程波传播算子的多次波可控照明定量分析方法，先根据所需波场进行反射系数的调整，输入震源，利用单程波算子进行下行和上行传播，得到地下各个位置的波场值；再通过当前的波场值更新地下每一个位置的散射源，并计算出相应的波场照明强度；最后，根据迭代循环的次数，按照上述过程继续传播，或者停止传播输出最终的波场照明结果。本方法利用单程波算子的灵活性，可以很好的进行多次波的可控模拟，并单独进行表面相关多次波和层间多次波的波场照明分析，更加清晰的体现了多次波的照明效果，更有助于地震采集、处理、解释的进行。传播过程中产生的散射源也很好的弥补了传统单程波传播算子模拟波场时损失透射、散射能量的缺陷。

摘要： 本发明公开了一种任意传感器阵列下的基于传感算子的盲远场信号波达方向估计方法，可应用于雷达、声呐和移动通信领域。该方法包括通过接收信号的协方差或利用接收信号直接计算传播算子；利用传播算子估计信号子空间；基于秩亏准则构建一维空间谱函数，通过谱峰搜索或者多项式求根实现对DOA的估计。该发明首先利用线性的传播算子估计信号子空间，继而基于秩亏准则提出用于波达方向估计的一维空间谱函数。同时，该发明提供了一种当阵列构型满足特殊条件时的基于多项式求根的快速波达方向估计方法，降低了计算复杂度。运用该算法可以获得较传统算法更低的计算复杂度，同时估计精度保持接近。

摘要： 本发明公开了一种嵌套阵中基于非高斯信源的求根谱峰搜索传播算子方法，属于阵列信号处理领域。该方法包括以下步骤：步骤1、建立嵌套阵接收信号的数学模型；步骤2、构建接收信号的四阶累积量矩阵，对其进行矢量化处理，对完成矢量化后的向量进行排序、删除冗余；步骤3、利用空间平滑算法，得到空间平滑协方差矩阵；步骤4、根据空间平滑协方差矩阵分块估计传播算子并构造Q矩阵；步骤5、构造多项式并进行求根处理得到波达方向估计角度。本发明结合空间平滑算法、求根算法和谱峰搜索传播算子算法，将谱峰搜索传播算子算法中计算复杂度大的谱峰角度搜索转变为求解多项式的根，进而降低了计算复杂度同时也略微提升了估计性能。

摘要： 本发明涉及被动定位技术领域，尤其涉及分布式监测中基于降维传播算子的非圆信源直接定位方法。本发明针对现代无线通信系统中常用的非圆信号类型，通过扩展接收信号矢量将非圆相位信息融入算法模型，以达到增大阵列孔径和提高空间自由度的目的；采用传播算子的思想，得到近似于噪声子空间的G矩阵，无需特征值分解便可实现多目标的同时高精度定位；引入降维思想，解决非圆相位的求解带来的高复杂度问题。本发明避免了传统二步方法的中间参数估计与目标匹配问题，从原始接收数据层直接估计目标位置，有效提升了定位精度；非圆特征的充分利用提升了算法的估计精度和空间自由度，传播算子和降维思想的引入有效降低了算法复杂度。

摘要： 本发明涉及一种基于传播算子的涡旋电磁波超分辨测向方法，属于无线电探测领域。采用N元小型相控均匀圆阵天线作为发射天线，产生并发射不同模态的涡旋电磁波。为产生模态为l的涡旋电磁波，通过移相器依次给每个阵元天线施加2πnl/N的相移；涡旋电磁波遇到目标反射后形成涡旋回波信号，接收端采用独立的单一天线接收涡旋回波信号，对涡旋回波信号在OAM域进行采样；对采样后的涡旋回波信号进行近似变形构造接收信号矩阵；基于传播算子谱估计方法进行水平方位角估计，从而获得近场目标的角度信息，即实现在低信噪比、实时性高的情况下高精度水平方位角估计。

摘要： 本发明涉及雷达测向技术领域，尤其涉及一种基于正交传播算子的单基地互质MIMO阵列DOA估计算法，包括以下步骤：通过一对单排互质阵列作为收发阵列组成单基地MIMO阵列；建立经多普勒补偿和匹配滤波后的接收信号模型，并对接收信号进行协方差处理，得到协方差矩阵；由协方差矩阵求解传播算子，由传播算子构造噪声子空间，对噪声子空间进行正交化处理，再用正交化处理后的噪声子空间代替MUSIC算法中的噪声子空间进行正交传播算子谱峰搜索。本发明的算法将MIMO雷达的发射和接收阵列都按照互质阵列的规则排列，充分利用了互质和MIMO阵列的优势，利用MIMO阵列的虚拟阵列流型矩阵大幅提高了算法的DOF，并且OPM算法避免了MUSIC算法中的特征值分解。

摘要： 本发明公开了一种基于传播算子的双基地MIMO雷达生命探测方法，该方法包括：对雷达的回波信号进行匹配滤波，构造虚拟阵列的输出信号矩阵，通过对其进行有限次初等行列变换后分解并构造出传播算子，求解传播算子的最小化代价函数，得到传播算子的解，对矩阵进行特征值分解得到对角矩阵实现参数匹配，通过对角矩阵计算方位角的估计从而得到生命位置。本发明距离、角度定位精度高，可增强对目标的定位、跟踪及检测能力，抗干扰能力强，同时具有精细的速度分辨潜力，在灾害环境下检测能力强。

摘要： 本发明公开了一种基于传播算子初始化的角度估计方法，通过建立均匀线阵的阵列模型，然后利用传播算子得到阵列的初始角度估计值，再利用阵列的初始角度估计值重构方向矩阵，迭代进行局部搜索，得到最终的入射信号角度的估计值。本发明将多维谱峰搜索转换为多个一维搜索问题，将全局搜索转换为局部搜索，在多信源环境下，大大降低了计算复杂度。

摘要： 本发明公开了一种基于传播算子的北斗导航系统干扰源直接定位方法，包括：选取卫星在不同时刻接收的干扰源信号，分别计算每个时刻的接收信号协方差矩阵；通过对协方差矩阵分块，计算传播算子，进而得到导向矢量正交投影子空间的估计；根据卫星的轨道信息计算出被干扰时卫星覆盖区域的重叠区域；利用导向矢量正交投影子空间的性质建立损失函数，将L个时刻的导向矢量正交投影子空间融合，通过搜索重叠区域得到干扰源位置估计结果。本发明的优势在于可有效避免中间参数估计步骤，直接从原始数据层抽取干扰源位置信息，定位误差小；无需传统直接定位技术中复杂的特征值分解步骤，复杂度低；仅需一颗卫星即可完成干扰源定位，具有重要的工程应用价值。