文中提出一种二维空间相干信号波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法。该方法首先对L形阵接收数据协方差矩阵进行共轭重构,将原协方差矩阵的平方与重构矩阵的平方相加后求均值,得到新协方差矩阵。然后采用前后向空间平滑技术对...文中提出一种二维空间相干信号波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法。该方法首先对L形阵接收数据协方差矩阵进行共轭重构,将原协方差矩阵的平方与重构矩阵的平方相加后求均值,得到新协方差矩阵。然后采用前后向空间平滑技术对新协方差矩阵进行预处理,最后通过Root-MUSIC算法进行DOA估计。仿真实验和湖试数据分析结果表明,与常规方法相比,文中方法避免了谱峰搜索,减小了计算量,提高了相干信号DOA估计的分辨成功概率和估计精度,具有较高的工程应用价值。展开更多
实时定位移动设备在电子对抗系统中至关重要,其性能主要取决于波达角(direction of arrival,DOA)的估计速度。低快拍是快速DOA估计的先决条件。目前基于稀疏重构算法的DOA估计具有适应低快拍的优势,但估计精度受限于初始观测矩阵,且估...实时定位移动设备在电子对抗系统中至关重要,其性能主要取决于波达角(direction of arrival,DOA)的估计速度。低快拍是快速DOA估计的先决条件。目前基于稀疏重构算法的DOA估计具有适应低快拍的优势,但估计精度受限于初始观测矩阵,且估计速度受限于观测矩阵高维度的多次迭代。为此,提出一种空间差分矩阵和稀疏重构耦合的低快拍下高精度快速估计算法。首先利用空间差分矩阵消除非相干信号和噪声对相干信号估计结果的影响,提升初始观测矩阵的准确度;然后对完备字典做前后空间平滑处理,克服高维度信号处理复杂难题,实现快速估计;最后分别估计非相干信号和相干信号。仿真验证结果表明,相比稀疏重构方法,所提方案初值敏感度显著降低,在保障精度相当甚至小幅度提升的前提下,运行时间复杂度降低50%以上。展开更多
传统均匀圆阵波达方向(direction of arrival,DOA)估计算法要求天线数目多于目标数量,易受阵列的通道不一致性影响。针对此问题,引入阵列基线旋转这一思想对多目标进行测向。通过旋转两天线阵列基线,并以固定的时间延迟对阵元的接收数...传统均匀圆阵波达方向(direction of arrival,DOA)估计算法要求天线数目多于目标数量,易受阵列的通道不一致性影响。针对此问题,引入阵列基线旋转这一思想对多目标进行测向。通过旋转两天线阵列基线,并以固定的时间延迟对阵元的接收数据进行采样,相当于利用有限的两个阵元对目标进行多位置观测,增加了阵元的利用率,提高了DOA估计的测向精度。计算机仿真实验表明,该算法采用两阵元就可以实现多目标测向,其测向性能与基于均匀5元圆阵的传统多重信号分类算法相当,具有对多通道间相位不一致鲁棒性强的优点。展开更多
空域矩阵滤波器通过保持空域通带内的信号,抑制空域阻带内的干扰与噪声来提高DOA(Direction Of Arrival)估计的精度。本文使用二阶锥规划(Second-order Cone Programming)方法设计空域矩阵滤波器,利用滤波后数据的四阶累积量进行信号源...空域矩阵滤波器通过保持空域通带内的信号,抑制空域阻带内的干扰与噪声来提高DOA(Direction Of Arrival)估计的精度。本文使用二阶锥规划(Second-order Cone Programming)方法设计空域矩阵滤波器,利用滤波后数据的四阶累积量进行信号源到达角估计,以消除空域矩阵滤波作用时产生的色噪声的影响,从而提高信号源DOA估计的性能。此外,通过滑动空域矩阵滤波器的通带,还使得阵列具有估计多于阵元数目信号源到达角的能力。计算机仿真结果验证了算法的有效性。展开更多
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...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。展开更多
提出了一种基于空时频分析的跳频/直扩(Frequency Hopping & Direct Sequence,FH/DS)信号的波达方向(DOA,Direction of Arrival)估计方法,该方法能够在欠定条件下(传感器数目小于信号数目)实现多个FH/DS信号的精确测向。首先对每个...提出了一种基于空时频分析的跳频/直扩(Frequency Hopping & Direct Sequence,FH/DS)信号的波达方向(DOA,Direction of Arrival)估计方法,该方法能够在欠定条件下(传感器数目小于信号数目)实现多个FH/DS信号的精确测向。首先对每个阵元的数据进行时频变换,得到全景时频图;再在时频域提取有效hop,并根据各阵元的时频值建立每点的空时频矩阵;最后分别运用基于线性空时频方法和二次空时频方法估计每hop信号的DOA。仿真结果验证了方法的有效性。展开更多
基于声学矢量传感器（Acoustic vector sensor,AVS）和空间声源稀疏表示理论,进行了鲁棒的高精度语者声源到达角（Direction of arrival,DOA）估计方法研究。考虑混响和加性噪声影响,本文推导了AVS接收信号的向量化的协方差矩阵模型,设...基于声学矢量传感器（Acoustic vector sensor,AVS）和空间声源稀疏表示理论,进行了鲁棒的高精度语者声源到达角（Direction of arrival,DOA）估计方法研究。考虑混响和加性噪声影响,本文推导了AVS接收信号的向量化的协方差矩阵模型,设计了过完备字典,依此建立声源的空间稀疏表示模型,最终通过求解稀疏空间谱获得鲁棒的DOA估计。本文进行了大量的不同混响和加性噪声条件下的仿真实验和实际环境中的DOA估计实验,实验结果表明,本文提出的语者声源DOA估计方法在信噪比5-30dB范围内可获得均方根误差（Root mean square error,RMSE）小于1°的估计精度。在实际环境中也取得了2-10°误差的DOA估计结果。展开更多
提出了一种基于数字信道化和空时频分析的多跳频信号DOA(direction of arrival)估计方法,该方法能够在欠定条件下(传感器数目小于信号数目)实现多个信号的精确测向。首先利用多相滤波器组实现数字信道化接收机的设计,然后对各子信道的...提出了一种基于数字信道化和空时频分析的多跳频信号DOA(direction of arrival)估计方法,该方法能够在欠定条件下(传感器数目小于信号数目)实现多个信号的精确测向。首先利用多相滤波器组实现数字信道化接收机的设计,然后对各子信道的数据进行时频分析,得到全景时频图;再在时频域提取跳频信号的有效hop,针对每个hop建立一个空时频矩阵;最后运用空时频方法估计每hop的DOA。仿真结果验证了方法的有效性。展开更多
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...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。展开更多
文摘文中提出一种二维空间相干信号波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法。该方法首先对L形阵接收数据协方差矩阵进行共轭重构,将原协方差矩阵的平方与重构矩阵的平方相加后求均值,得到新协方差矩阵。然后采用前后向空间平滑技术对新协方差矩阵进行预处理,最后通过Root-MUSIC算法进行DOA估计。仿真实验和湖试数据分析结果表明,与常规方法相比,文中方法避免了谱峰搜索,减小了计算量,提高了相干信号DOA估计的分辨成功概率和估计精度,具有较高的工程应用价值。
文摘实时定位移动设备在电子对抗系统中至关重要,其性能主要取决于波达角(direction of arrival,DOA)的估计速度。低快拍是快速DOA估计的先决条件。目前基于稀疏重构算法的DOA估计具有适应低快拍的优势,但估计精度受限于初始观测矩阵,且估计速度受限于观测矩阵高维度的多次迭代。为此,提出一种空间差分矩阵和稀疏重构耦合的低快拍下高精度快速估计算法。首先利用空间差分矩阵消除非相干信号和噪声对相干信号估计结果的影响,提升初始观测矩阵的准确度;然后对完备字典做前后空间平滑处理,克服高维度信号处理复杂难题,实现快速估计;最后分别估计非相干信号和相干信号。仿真验证结果表明,相比稀疏重构方法,所提方案初值敏感度显著降低,在保障精度相当甚至小幅度提升的前提下,运行时间复杂度降低50%以上。
文摘传统均匀圆阵波达方向(direction of arrival,DOA)估计算法要求天线数目多于目标数量,易受阵列的通道不一致性影响。针对此问题,引入阵列基线旋转这一思想对多目标进行测向。通过旋转两天线阵列基线,并以固定的时间延迟对阵元的接收数据进行采样,相当于利用有限的两个阵元对目标进行多位置观测,增加了阵元的利用率,提高了DOA估计的测向精度。计算机仿真实验表明,该算法采用两阵元就可以实现多目标测向,其测向性能与基于均匀5元圆阵的传统多重信号分类算法相当,具有对多通道间相位不一致鲁棒性强的优点。
文摘空域矩阵滤波器通过保持空域通带内的信号,抑制空域阻带内的干扰与噪声来提高DOA(Direction Of Arrival)估计的精度。本文使用二阶锥规划(Second-order Cone Programming)方法设计空域矩阵滤波器,利用滤波后数据的四阶累积量进行信号源到达角估计,以消除空域矩阵滤波作用时产生的色噪声的影响,从而提高信号源DOA估计的性能。此外,通过滑动空域矩阵滤波器的通带,还使得阵列具有估计多于阵元数目信号源到达角的能力。计算机仿真结果验证了算法的有效性。
文摘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。
文摘提出了一种基于空时频分析的跳频/直扩(Frequency Hopping & Direct Sequence,FH/DS)信号的波达方向(DOA,Direction of Arrival)估计方法,该方法能够在欠定条件下(传感器数目小于信号数目)实现多个FH/DS信号的精确测向。首先对每个阵元的数据进行时频变换,得到全景时频图;再在时频域提取有效hop,并根据各阵元的时频值建立每点的空时频矩阵;最后分别运用基于线性空时频方法和二次空时频方法估计每hop信号的DOA。仿真结果验证了方法的有效性。
文摘基于声学矢量传感器（Acoustic vector sensor,AVS）和空间声源稀疏表示理论,进行了鲁棒的高精度语者声源到达角（Direction of arrival,DOA）估计方法研究。考虑混响和加性噪声影响,本文推导了AVS接收信号的向量化的协方差矩阵模型,设计了过完备字典,依此建立声源的空间稀疏表示模型,最终通过求解稀疏空间谱获得鲁棒的DOA估计。本文进行了大量的不同混响和加性噪声条件下的仿真实验和实际环境中的DOA估计实验,实验结果表明,本文提出的语者声源DOA估计方法在信噪比5-30dB范围内可获得均方根误差（Root mean square error,RMSE）小于1°的估计精度。在实际环境中也取得了2-10°误差的DOA估计结果。
文摘提出了一种基于数字信道化和空时频分析的多跳频信号DOA(direction of arrival)估计方法,该方法能够在欠定条件下(传感器数目小于信号数目)实现多个信号的精确测向。首先利用多相滤波器组实现数字信道化接收机的设计,然后对各子信道的数据进行时频分析,得到全景时频图;再在时频域提取跳频信号的有效hop,针对每个hop建立一个空时频矩阵;最后运用空时频方法估计每hop的DOA。仿真结果验证了方法的有效性。
文摘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。
