本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)的多线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法.该方法利用FRFT对LFM信号的能量聚集特性,构造出一种新...本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)的多线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法.该方法利用FRFT对LFM信号的能量聚集特性,构造出一种新的分数阶傅里叶域的阵列信号数据模型,并利用MUSIC算法实现对多个LFM信号的二维DOA估计.仿真实验验证了算法的有效性.展开更多
相干信号的波达方向(direction of arrival,DOA)估计一直是阵列信号处理中研究的关键问题,但传统的算法受到阵列流型的限制。为了解决任意平面阵列对二维相干信号的DOA估计问题,提出了一种新的方法。首先利用信号的循环平稳特性构造数...相干信号的波达方向(direction of arrival,DOA)估计一直是阵列信号处理中研究的关键问题,但传统的算法受到阵列流型的限制。为了解决任意平面阵列对二维相干信号的DOA估计问题,提出了一种新的方法。首先利用信号的循环平稳特性构造数据协方差矩阵,再利用信号在极化域的差异来实现解相干。该方法具有噪声抑制的能力,无需空间平滑,不影响阵列孔径,并且对窄带信号和宽带信号均适用。仿真结果证明了该算法的有效性。展开更多
针对传统L型均匀阵列二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计中可估计信源数目受限于阵元数、分辨率低等问题,提出了一种新的L型和差嵌套阵列结构。该L型阵列的两个子阵布置相同,是非均匀的稀疏阵,通过阵元位置之间的差分、求和操...针对传统L型均匀阵列二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计中可估计信源数目受限于阵元数、分辨率低等问题,提出了一种新的L型和差嵌套阵列结构。该L型阵列的两个子阵布置相同,是非均匀的稀疏阵,通过阵元位置之间的差分、求和操作达到虚拟扩展阵元数目的效果,从而提升阵列的自由度。采用该阵列进行二维DOA估计时,两个子阵分别先进行一维的DOA估计,再采用PSCM(Pair-matching Signal Covariance Matrices)算法进行一维角度配对。每个子阵进行一维波达方向估计时,先采用VCAM(Vectorized Conjugate Augmented MUSIC)算法生成非均匀稀疏阵的求和求差协方差矩阵,再采用矩阵重构的方法恢复协方差矩阵的秩,最后对协方差矩阵采用MUSIC(Multiple Signal Classification)算法进行DOA估计。实验仿真表明,本阵列有着更高的自由度和估计精度。展开更多
针对稀疏重构下二维波达方向(2D-DOA)估计存在计算量大的问题,提出一种基于协方差矩阵降维稀疏表示的二维波达方向估计方法。首先引入空间角构造流形矢量矩阵冗余字典,将方位角和俯仰角组合从二维空间映射到一维空间,降低了字典的长度...针对稀疏重构下二维波达方向(2D-DOA)估计存在计算量大的问题,提出一种基于协方差矩阵降维稀疏表示的二维波达方向估计方法。首先引入空间角构造流形矢量矩阵冗余字典,将方位角和俯仰角组合从二维空间映射到一维空间,降低了字典的长度和求解复杂度,并且能自动实现俯仰角和方位角配对;其次改进了样本协方差矩阵的稀疏表示模型,对该模型进行了降维处理;然后由协方差矩阵稀疏重构的残差约束特性得到约束残差项置信区间,避免采用正则化方法导致参数选取困难;最后通过凸优化包实现了二维波达方向的估计。仿真实验表明,待选取的协方差矩阵列数达到某个阈值(在只有两个入射信号情况下该值为3)时,可准确实现入射信号角的估计;当信噪比(SNR)较小(<5 d B)时,该方法估计精度优于基于空间角的特征矢量算法;低快拍数(<100)下该方法估计精度略低于特征矢量法,但小间隔角度下估计精度与后者相当。展开更多
针对现有二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法对阵列接收信息利用不充分导致估计性能下降的问题,提出了一种平行互质阵列下对虚拟阵列插值的二维DOA估计方法。该方法通过对平行互质阵列扩展后的虚拟阵列进行插值,利用内插...针对现有二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法对阵列接收信息利用不充分导致估计性能下降的问题,提出了一种平行互质阵列下对虚拟阵列插值的二维DOA估计方法。该方法通过对平行互质阵列扩展后的虚拟阵列进行插值,利用内插虚拟阵列的协方差矩阵与虚拟测量值之间的关系,提出一个关于等效虚拟测量向量的最小化问题,通过凸优化工具箱重构插值后的虚拟阵列协方差矩阵,结合酉变换和总体最小二乘方法进行DOA估计。仿真结果和湖上试验表明,该方法充分利用了非匀虚拟阵列中的所有虚拟阵元,提高了自由度和估计精度,具有有效性。展开更多
针对高频地波雷达(high frequency surface wave radar,HFSWR)目标角度估计问题,提出了一种基于压缩感知(compressive sensing,CS)的距离多普勒(range-Doppler,RD)域单快拍二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。分析了在RD...针对高频地波雷达(high frequency surface wave radar,HFSWR)目标角度估计问题,提出了一种基于压缩感知(compressive sensing,CS)的距离多普勒(range-Doppler,RD)域单快拍二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。分析了在RD域进行DOA估计的理论可行性及单快拍处理的优势;基于子空间追踪思想提出了一种针对L型阵列的二维DOA估计降维后的角度配对和修正方法,在低信噪比和目标回波幅度接近的情况下仍能保证完成正确的匹配并消除无效的角度组合,从而实现精确的二维DOA估计和目标空域分辨。仿真结果和高频地波雷达实测数据的处理结果分别验证了其性能优势和有效性。展开更多
文摘本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)的多线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法.该方法利用FRFT对LFM信号的能量聚集特性,构造出一种新的分数阶傅里叶域的阵列信号数据模型,并利用MUSIC算法实现对多个LFM信号的二维DOA估计.仿真实验验证了算法的有效性.
文摘相干信号的波达方向(direction of arrival,DOA)估计一直是阵列信号处理中研究的关键问题,但传统的算法受到阵列流型的限制。为了解决任意平面阵列对二维相干信号的DOA估计问题,提出了一种新的方法。首先利用信号的循环平稳特性构造数据协方差矩阵,再利用信号在极化域的差异来实现解相干。该方法具有噪声抑制的能力,无需空间平滑,不影响阵列孔径,并且对窄带信号和宽带信号均适用。仿真结果证明了该算法的有效性。
文摘针对传统L型均匀阵列二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计中可估计信源数目受限于阵元数、分辨率低等问题,提出了一种新的L型和差嵌套阵列结构。该L型阵列的两个子阵布置相同,是非均匀的稀疏阵,通过阵元位置之间的差分、求和操作达到虚拟扩展阵元数目的效果,从而提升阵列的自由度。采用该阵列进行二维DOA估计时,两个子阵分别先进行一维的DOA估计,再采用PSCM(Pair-matching Signal Covariance Matrices)算法进行一维角度配对。每个子阵进行一维波达方向估计时,先采用VCAM(Vectorized Conjugate Augmented MUSIC)算法生成非均匀稀疏阵的求和求差协方差矩阵,再采用矩阵重构的方法恢复协方差矩阵的秩,最后对协方差矩阵采用MUSIC(Multiple Signal Classification)算法进行DOA估计。实验仿真表明,本阵列有着更高的自由度和估计精度。
文摘针对稀疏重构下二维波达方向(2D-DOA)估计存在计算量大的问题,提出一种基于协方差矩阵降维稀疏表示的二维波达方向估计方法。首先引入空间角构造流形矢量矩阵冗余字典,将方位角和俯仰角组合从二维空间映射到一维空间,降低了字典的长度和求解复杂度,并且能自动实现俯仰角和方位角配对;其次改进了样本协方差矩阵的稀疏表示模型,对该模型进行了降维处理;然后由协方差矩阵稀疏重构的残差约束特性得到约束残差项置信区间,避免采用正则化方法导致参数选取困难;最后通过凸优化包实现了二维波达方向的估计。仿真实验表明,待选取的协方差矩阵列数达到某个阈值(在只有两个入射信号情况下该值为3)时,可准确实现入射信号角的估计;当信噪比(SNR)较小(<5 d B)时,该方法估计精度优于基于空间角的特征矢量算法;低快拍数(<100)下该方法估计精度略低于特征矢量法,但小间隔角度下估计精度与后者相当。
文摘针对现有二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法对阵列接收信息利用不充分导致估计性能下降的问题,提出了一种平行互质阵列下对虚拟阵列插值的二维DOA估计方法。该方法通过对平行互质阵列扩展后的虚拟阵列进行插值,利用内插虚拟阵列的协方差矩阵与虚拟测量值之间的关系,提出一个关于等效虚拟测量向量的最小化问题,通过凸优化工具箱重构插值后的虚拟阵列协方差矩阵,结合酉变换和总体最小二乘方法进行DOA估计。仿真结果和湖上试验表明,该方法充分利用了非匀虚拟阵列中的所有虚拟阵元,提高了自由度和估计精度,具有有效性。
文摘针对高频地波雷达(high frequency surface wave radar,HFSWR)目标角度估计问题,提出了一种基于压缩感知(compressive sensing,CS)的距离多普勒(range-Doppler,RD)域单快拍二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。分析了在RD域进行DOA估计的理论可行性及单快拍处理的优势;基于子空间追踪思想提出了一种针对L型阵列的二维DOA估计降维后的角度配对和修正方法,在低信噪比和目标回波幅度接近的情况下仍能保证完成正确的匹配并消除无效的角度组合,从而实现精确的二维DOA估计和目标空域分辨。仿真结果和高频地波雷达实测数据的处理结果分别验证了其性能优势和有效性。
