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基于稀疏线阵协方差矩阵重构的DOA估计方法研究
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作者 徐文成 李秀坤 于歌 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第7期1266-1273,共8页
相比均匀线阵(Uniform Linear Array,ULA),相同阵元数目下稀疏线阵(Sparse Linear Array,SLA)的抗耦合效应更好,阵列孔径更大,到达方向(Direction of Arrival,DOA)估计的自由度(Degrees Of Freedom,DOF)更高,因而近年来得到了广泛的研... 相比均匀线阵(Uniform Linear Array,ULA),相同阵元数目下稀疏线阵(Sparse Linear Array,SLA)的抗耦合效应更好,阵列孔径更大,到达方向(Direction of Arrival,DOA)估计的自由度(Degrees Of Freedom,DOF)更高,因而近年来得到了广泛的研究。为了可以进行高DOF的DOA估计,学者们开始研究SLA的差分虚拟阵元,差分虚拟阵元对应的协方差矩阵相比原阵元对应的协方差矩阵维度更大,因而估计的DOF更高。当SLA的差分虚拟阵元连续取值时,可以利用已有阵元的接收信息,得到SLA的协方差矩阵,在该矩阵的基础之上构建差分虚拟阵元的协方差矩阵进而进行DOA估计。然而,当SLA的差分虚拟阵元存在孔洞时,即差分虚拟阵元不能连续取值时,不能直接利用重构的协方差矩阵进行DOA估计,需要恢复完全增广协方差矩阵的信息再进行DOA估计。对于该问题,本文基于矢量化后原协方差矩阵和虚拟差分阵协方差矩阵的误差分布情况,并结合完全增广协方差矩阵的低秩特性和半正定特性来构建优化问题。通过求解该问题来恢复维度更高的完全增广协方差矩阵。最后对该矩阵进行奇异值分解,利用多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法就可以获得多源的空间谱。本文最后通过数值仿真试验验证了所提算法可以实现高DOF的DOA估计,并且相比于现有算法,本文所提算法对欠定DOA估计的效果更好,多源DOA估计的精度更高,产生的误差更小。 展开更多
关键词 DOA估计 稀疏线阵 协方差矩 低秩矩重构
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基于实值运算的稀疏线阵快速波达估计
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作者 娄毅 曲星昊 荣畋 《微波学报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期405-408,共4页
针对复值算法在计算复杂度、运算时间方面的劣势,提出一种面向稀疏线阵的实值波达估计算法。首先基于虚拟联合阵列构建协方差矩阵,分析表明其固有的centro-Hermitian结构。随后利用幺正变换将其映射至实数域内,并采用类MUSIC算法实现波... 针对复值算法在计算复杂度、运算时间方面的劣势,提出一种面向稀疏线阵的实值波达估计算法。首先基于虚拟联合阵列构建协方差矩阵,分析表明其固有的centro-Hermitian结构。随后利用幺正变换将其映射至实数域内,并采用类MUSIC算法实现波达参数估计目的。数值仿真表明,由于特征分解和谱峰搜索步骤均可通过实值运算完成,所提算法在避免性能损失的同时在运算量与耗时方面具有显著优势。 展开更多
关键词 稀疏线阵 实值运算 MUSIC算法 酉变换
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基于格理论的非均匀稀疏线阵旁瓣结构的分析方法 被引量:2
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作者 侯青松 郭英 +1 位作者 王布宏 王永良 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1459-1463,共5页
在有限个阵元的情况下,非均匀稀疏线阵能得到更大的阵列孔径.但由于其是对空间信号的非均匀采样,不能通过常规的傅立叶变换方法求得其峰值旁瓣解析表达式.本文提出了一种基于格理论的非均匀稀疏线阵的旁瓣结构分析方法.首先建立了阵列... 在有限个阵元的情况下,非均匀稀疏线阵能得到更大的阵列孔径.但由于其是对空间信号的非均匀采样,不能通过常规的傅立叶变换方法求得其峰值旁瓣解析表达式.本文提出了一种基于格理论的非均匀稀疏线阵的旁瓣结构分析方法.首先建立了阵列流形格的数学模型并对其物理含义进行了仿真分析,然后推导了阵列流形格最近格点与峰值旁瓣的对应关系,从而将非均匀稀疏线阵峰值旁瓣结构分析问题转化为求距阵列流形格原点最近格点问题.该方法可以准确地确定非均匀稀疏线阵旁瓣中增益大于门限电平的旁瓣个数及其各自的方位.计算机仿真结果表明了该方法的有效性和准确性. 展开更多
关键词 非均匀稀疏线阵 格理论 峰值旁瓣结构
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宽带稀疏线阵内外场联合通道校正技术研究 被引量:2
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作者 刘兴华 罗景青 乔旭朗 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2016年第4期109-112,共4页
实际工程应用中数字波束形成的关键技术之一是接收通道校正,校正的精度将直接影响形成波束的主瓣宽度和副瓣电平。结合某工程实例讨论了一种在工程实现中的接收通道校正方法,通过频域均衡滤波器法和内外场联合利用已知信号源的天线校正... 实际工程应用中数字波束形成的关键技术之一是接收通道校正,校正的精度将直接影响形成波束的主瓣宽度和副瓣电平。结合某工程实例讨论了一种在工程实现中的接收通道校正方法,通过频域均衡滤波器法和内外场联合利用已知信号源的天线校正方法,实现了通道幅相不一致性的校正,并提出了提高波束精度的天线方向校正方法。最后,根据实验数据计算相关的校正系数,并对测试信号进行校正,校正结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 稀疏线阵 通道均衡 数字波束形成 接收通道校正
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稀疏线阵下宽带波束簇组合印证测向算法
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作者 刘兴华 罗景青 +1 位作者 张岭旭 刘伟山 《信号处理》 CSCD 北大核心 2015年第8期986-994,共9页
当阵列稀疏布置时,用DBF技术形成的波束常具有多个高副瓣增益,无法直接用于辐射源方向估计。针对此问题,本文提出波束簇组合印证测向算法。该算法先通过建立波束簇组合印证表,获得高副瓣响应位置和增益的先验信息。再根据波束簇的输出增... 当阵列稀疏布置时,用DBF技术形成的波束常具有多个高副瓣增益,无法直接用于辐射源方向估计。针对此问题,本文提出波束簇组合印证测向算法。该算法先通过建立波束簇组合印证表,获得高副瓣响应位置和增益的先验信息。再根据波束簇的输出增益,查表综合逻辑判定信号波达方向。实验结果表明,该算法能有效的估计多个来波方向,且可获得较高的测角精度和角度分辨力。 展开更多
关键词 稀疏线阵 波束簇 数字波束形成 宽带信号测向
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一种基于稀疏MIMO线阵的毫米波下视三维成像雷达
6
作者 任芳芳 许高升 +1 位作者 孙铭芳 王征 《制导与引信》 2018年第2期14-19,共6页
给出了一种基于稀疏MIMO线阵的毫米波下视三维成像雷达系统设计方案,包括硬件设计、控制策略、软件设计等。针对所提方案,进行了系统级算法仿真。仿真结果表明,所提方案可实现下视三维成像,在200 m高度处三维成像分辨率可达到1 m(跨航向... 给出了一种基于稀疏MIMO线阵的毫米波下视三维成像雷达系统设计方案,包括硬件设计、控制策略、软件设计等。针对所提方案,进行了系统级算法仿真。仿真结果表明,所提方案可实现下视三维成像,在200 m高度处三维成像分辨率可达到1 m(跨航向)×1 m(方位向)×1.2 m(高度向)。 展开更多
关键词 成像雷达 稀疏线阵 下视三维成像
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一种获取大阵元数低冗余度线阵排列的方法 被引量:2
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作者 董健 李青侠 +2 位作者 靳榕 郭伟 黄全亮 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2348-2352,共5页
寻找大阵元数的低冗余度线阵(LRLA)排列,是一维综合孔径微波辐射计天线阵列设计的一个难点.本文在总结了低冗余度线阵排列的一般结构规律的基础上,提出了一种排列结构约束搜索的方法,能以较短的计算时间获得较优的大阵元数LRLA排列;作... 寻找大阵元数的低冗余度线阵(LRLA)排列,是一维综合孔径微波辐射计天线阵列设计的一个难点.本文在总结了低冗余度线阵排列的一般结构规律的基础上,提出了一种排列结构约束搜索的方法,能以较短的计算时间获得较优的大阵元数LRLA排列;作为该方法的应用实例,导出了多种LRLA排列的解析解,它们可以迅速地给出任意阵元数对应的多种LRLA排列.本文提出的方法及在此基础上得到的LRLA排列,对综合孔径辐射计的阵列设计具有参考价值. 展开更多
关键词 综合孔径辐射计 冗余度 线 稀疏线阵 排列
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基于模拟退火法的优化线阵的前视三维SAR模型 被引量:3
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作者 吕岚 张晓玲 韦顺军 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第2期135-138,共4页
提出了一种基于模拟退火法的优化线阵的前视三维合成孔径雷达(SAR)模型。针对实线阵需要的阵元个数多、数据计算量大等问题,利用模拟退火法优化3D-SAR的天线阵列得到一个位置优化的非均匀稀疏线阵。分析比较非均匀稀疏线阵和几种不同结... 提出了一种基于模拟退火法的优化线阵的前视三维合成孔径雷达(SAR)模型。针对实线阵需要的阵元个数多、数据计算量大等问题,利用模拟退火法优化3D-SAR的天线阵列得到一个位置优化的非均匀稀疏线阵。分析比较非均匀稀疏线阵和几种不同结构的线阵:非均匀稀疏线阵能以较少的阵元数目达到与其他几种阵列相似甚至更好的波束分辨率,并有效地避免了均匀稀疏阵列的栅瓣问题。分析了前视三维SAR的信号模型。将位置优化的非均匀稀疏线阵应用于前视三维SAR成像并结合BP成像算法。通过仿真实验验证了该模型的正确性和有效性。 展开更多
关键词 前视三维SAR成像 非均匀稀疏线阵 模拟退火法
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多任务学习的稀布线阵方向图综合 被引量:1
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作者 贾月岭 李龙军 王布宏 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2016年第4期90-94,共5页
提出一种基于多任务学习的线阵阵元位置与激励的联合稀疏优化方法。该方法可以在先验知识不足的情况下,从目标方向图中获得更多的特征信息,并将阵列天线稀疏优化问题转换成为稀疏矩阵的线性回归问题。通过稀疏向量支撑区的识别,将欠定... 提出一种基于多任务学习的线阵阵元位置与激励的联合稀疏优化方法。该方法可以在先验知识不足的情况下,从目标方向图中获得更多的特征信息,并将阵列天线稀疏优化问题转换成为稀疏矩阵的线性回归问题。通过稀疏向量支撑区的识别,将欠定的导向矢量矩阵方程转换为超定的特征矩阵方程的求解,在实现阵列方向图逼近的前提下,对阵元的激励与位置进行联合稀疏优化。仿真结果证明,该方法在优化阵元激励和位置的同时,实现了对天线阵列功能方向图波束的有效赋形。 展开更多
关键词 稀疏线阵 联合优化 多任务学习 波束控制
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基于粒子群算法的大型低冗余度线阵综合 被引量:3
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作者 赵永涛 栾英宏 +1 位作者 姚崇斌 赵峰 《空间电子技术》 2019年第3期102-108,114,共8页
天线阵列排布与优化,是一维综合孔径辐射计的一项关键技术,其通过决定可见度函数采用分布来影响辐射计最终的成像质量。以往的学者们都将寻找理论上最优的大型阵元数低冗余度线阵(LRLA)作为研究的首要目标,以获得最优的空间分辨率。文... 天线阵列排布与优化,是一维综合孔径辐射计的一项关键技术,其通过决定可见度函数采用分布来影响辐射计最终的成像质量。以往的学者们都将寻找理论上最优的大型阵元数低冗余度线阵(LRLA)作为研究的首要目标,以获得最优的空间分辨率。文章在此基础上,着重考虑工程实现过程中的系统可靠性要求,研究在任意一个阵元出现故障的情况下,通过冗余优化设计,确保系统性能不受影响。基于此,提出了一种基于粒子群优化的排列结构约束搜索算法,能够在较短时间内获得一系列满足条件的大阵元数LRLA排列。同时,文章还给出进一步冗余优化的方法,以确保生成的阵列在出现两个阵元故障时,辐射计系统基线缺失的概率高于设定的阈值,从而保证系统具有令人满意的可靠性。文章提出的方法以及得到的LRLA排列,虽然在一定程度上增加了辐射计系统的复杂度,但是,一些额外天线阵元的引入可以确保足够的阵列冗余度,从而减小阵元/接收机失效的影响,增加系统对阵列位置误差等的鲁棒性,改善系统的灵敏度指标。 展开更多
关键词 综合孔径辐射计 稀疏线阵 冗余度 粒子群优化 可靠性
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基于协方差、正性和l_1范数约束的迭代波达方向估计方法 被引量:1
11
作者 万群 杨万麟 《信号处理》 CSCD 2001年第1期13-16,4,共5页
本文通过将只能用于均匀线阵的PHD方法推广到稀疏线阵,同时将正性约束引入FOCUSS方法,得到了一种基于协方差、正性和l1范数约束进行协方差重建的迭代波达方向(DOA)估计方法。该方法利用了MUSIC方法忽略的反映阵... 本文通过将只能用于均匀线阵的PHD方法推广到稀疏线阵,同时将正性约束引入FOCUSS方法,得到了一种基于协方差、正性和l1范数约束进行协方差重建的迭代波达方向(DOA)估计方法。该方法利用了MUSIC方法忽略的反映阵列几何形状的协方差矩阵结构信息和DOA估计的稀疏约束信息,不仅突破了信号源个数小于阵元数的限制,并具有提高DOA估计性能的潜力。理论分析和仿真实验结果表明,这种迭代DOA估计方法一般经过数次迭代就能获得稳定的高分辨率DOA估计。 展开更多
关键词 稀疏线阵 协方差 信号估计 迭代波达方向估计 信噪比
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基于SLA高阶累积量的远近场混合源定位算法 被引量:1
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作者 温斐旻 杨瑞峰 +1 位作者 郭晨霞 葛双超 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第12期230-234,共5页
提出了一种稀疏嵌套线阵与高阶累积量结合进行远场和近场混合窄带信号源参数估计的新算法。采用一种特殊的稀疏线性麦克风阵列,根据高阶累积量对统计特性中高斯噪声的抑制作用,计算出消除距离信息的四阶累积量矩阵并进行奇异值分解,得... 提出了一种稀疏嵌套线阵与高阶累积量结合进行远场和近场混合窄带信号源参数估计的新算法。采用一种特殊的稀疏线性麦克风阵列,根据高阶累积量对统计特性中高斯噪声的抑制作用,计算出消除距离信息的四阶累积量矩阵并进行奇异值分解,得到厄米特矩阵,采用类ESPRIT方法估计出波达方向参数,避免了谱峰搜索的高额计算。为了辨别远场源和近场源,提出了一种将信号强度与相位差拟合计算混合源距离参数的方法,不需要另外配对以及大量的搜索。仿真试验结果表明,算法的均方根误差接近克拉美罗界下界,在不同阵列孔径和计算复杂度等方面具有较好的性能,验证了所提出方法的有效性和理论分析的正确性。 展开更多
关键词 混合源 高阶累积量 稀疏线阵 源定位 克拉美罗界
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Nonequidistant two-dimensional antenna arrays based on magic squares
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作者 V F Kravchenko V I Lutsenko +3 位作者 I V Lutsenko I V Popov LUO Yi-yang A V Mazurenko 《Journal of Measurement Science and Instrumentation》 CAS CSCD 2017年第3期244-253,共10页
New methods of synthetizing nonequidistant sparse antenna arrays based on the properties of magic squares are studied.The methods of construction and algorithms of synthesis of two-dimensional antennas based on them p... New methods of synthetizing nonequidistant sparse antenna arrays based on the properties of magic squares are studied.The methods of construction and algorithms of synthesis of two-dimensional antennas based on them providing a high degreeof dilution and sufficiently small side radiation are proposed.The methods for construction of such antennas and their maincharacteristics are considered. 展开更多
关键词 magic squares nonequidistant sparse antenna arrays two-dimensional antenna arrays
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Variational algorithms for linear algebra 被引量:1
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作者 Xiaosi Xu Jinzhao Sun +3 位作者 Suguru Endo Ying Li Simon C.Benjamin Xiao Yuan 《Science Bulletin》 SCIE EI CSCD 2021年第21期2181-2188,M0003,共9页
Quantum algorithms have been developed for efficiently solving linear algebra tasks.However,they generally require deep circuits and hence universal fault-tolerant quantum computers.In this work,we propose variational... Quantum algorithms have been developed for efficiently solving linear algebra tasks.However,they generally require deep circuits and hence universal fault-tolerant quantum computers.In this work,we propose variational algorithms for linear algebra tasks that are compatible with noisy intermediate-scale quantum devices.We show that the solutions of linear systems of equations and matrix–vector multiplications can be translated as the ground states of the constructed Hamiltonians.Based on the variational quantum algorithms,we introduce Hamiltonian morphing together with an adaptive ans?tz for efficiently finding the ground state,and show the solution verification.Our algorithms are especially suitable for linear algebra problems with sparse matrices,and have wide applications in machine learning and optimisation problems.The algorithm for matrix multiplications can be also used for Hamiltonian simulation and open system simulation.We evaluate the cost and effectiveness of our algorithm through numerical simulations for solving linear systems of equations.We implement the algorithm on the IBM quantum cloud device with a high solution fidelity of 99.95%. 展开更多
关键词 Quantum computing Quantum simulation Linear algebra Matrix multiplication Variational quantum eigensolver
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