Direction of arrival estimation of coherent sources based on arbitrary plane arrays

A method of direction of arrival (DOA) estimation of coherent sources is proposed, which is based on arbitrary plane arrays. After constructing the mathematical model of coherent sources, virtual array transformation and MUSIC algorithm are used to realize the azimuth estimation of coherent sources, which improved the DOA estimation performance greatly. According to the computer simulation, its validity is confirmed.

低信噪比大频偏空间光信号的频率捕获研究

卫星相干光通信系统信号解调过程中,卫星相对运动会导致接收的信号光产生GHz量级的多普勒频移,信号光的远距离传输导致光信噪比极低,传统方法无法在低信噪比下补偿大范围多普勒频移,严重影响通信系统的能力。针对上述问题,本文提出了一种两段式频率捕获算法,该算法包含自动扫频和锁频控制两个阶段。自动扫频阶段通过本振光自动频率扫描将频差缩小至100 MHz量级;锁频控制阶段通过高精度的本振光频率控制与FFT变换,在低信噪比下继续缩小频差至MHz量级。仿真验证结果表明:该算法可在2 dB信噪比下补偿大动态范围的10 GHz范围多普勒频差,满足卫星相干光通信解调需求。

基于HT-MDCFT的高速机动目标运动参数估计

针对低信噪比条件下高速机动目标运动参数估计问题,将Hough变换(HT)和修正离散线性调频傅里叶变换(MDCFT)相结合,提出一种新的雷达信号处理算法(HMDCFT)。该算法首先采用Hough变换,从距离像图像中提取目标运动轨迹特征,校正距离走动并解速度模糊;然后利用MDCFT校正多普勒频率徙动,估计目标运动参数;最后沿估计的目标运动轨迹对回波能量进行相参积累。数值实验表明,该方法具有优越的抗噪声能力和运动参数估计性能。相比于利用距离像间相关性的包络互相关法,其抗噪声能力提升了约17.6 dB;即使雷达回波输入信噪比低至-35 dB,该方法仍可精确估计目标运动参数,充分聚焦目标回波能量。

基于均匀圆阵的宽带相干LFM信号定位方法

本文提出一种基于均匀圆阵的宽带相干LFM信号定位方法。首先,算法根据LFM信号在分数阶傅里叶域的能量聚焦性,对接收信号做分数阶傅里叶变换,实现宽带信号的窄带化处理;其次,利用圆阵的虚拟轴向平移形成的相位差构造空间平滑矩阵,完成相干信号的解相干处理;最后,对空间平滑矩阵进行奇异值分解得到相邻阵元接收数据的相位差,结合相位差反演参数估计算法得到二维角度参数估计的闭式解。仿真实验验证了算法对宽带相干LFM信号定位的有效性。

基于两级傅里叶变换迭代算法的载频估计方法

雷达信号处理中,载频估计尤为重要,目前基于两级M-Rife的估计算法能够实现多个脉冲联合频率估计,但是在低信噪比条件下估计精度较低且容易出现较大的估计偏差。针对该问题,在傅里叶变换迭代的基础上,提出了一种基于两级傅里叶变换迭代法的载频估计方法。该方法首先使用傅里叶变换迭代法对单个脉冲进行载频估计,其次将每个脉冲的载频估计值进行平均处理作为载频粗估计,利用得到的载频粗估值进行下变频处理并将多个相参脉冲等效为一个正弦信号,最后使用一次傅里叶变换迭代法进行载频估计。实验结果显示,该方法对脉冲串信号可以实现高精度载频估计,且估计精度优于基于双级M-Rife的估计算法,能够在更恶劣的传输环境中使用。

基于Toeplitz矩阵的酉变换波达角估计算法

为提高Toeplitz矩阵重构算法的估计性能、降低计算量,提出了基于Toeplitz矩阵的酉变换DOA估计算法UHT-MUSIC。该算法在保持估计性能不变的前提下,先将Toeplitz型协方差矩阵变换为Hermition矩阵,然后利用酉变换将其转换为实数矩阵。在此基础上利用MUSIC算法进行DOA估计,其特征值分解及谱峰搜索的计算量降低到同条件下TOEP-MUSIC算法的1/4。同时该算法还有效降低了信源的相关系数,从而提高了算法的分辨性能。仿真实验验证了该算法的正确性。

一种基于局部频率估计的地形自适应干涉图滤波器

本文提出一种用于InSAR处理的地形自适应干涉图滤波器.该滤波器通过局部空间频率估计,依据地形的变化进行参数调整,能够有效地克服传统的多视滤波器破坏致密干涉条纹的缺点.本文详细描述该地形自适应滤波器的结构,并阐述其具体实现方法.在局部频率估计中,由于采用了二维Chirp-Z变换,滤波器的计算效率较高.用X-SAR的干涉数据对所提出的自适应滤波器进行了验证,给出了自适应滤波器和传统多视滤波器的滤波结果,说明前者具有保持干涉条纹的良好特性.

基于空间平滑的单快拍波达方向估计算法

针对单次快拍情况下相干信源波达方向(DOA)估计的解相干和实时性问题,提出了基于空间平滑的单快拍DOA估计算法。该算法直接采用单次快拍数据的前后向空间平滑子阵,构造centro-Hermitian伪协方差矩阵,实现解相干,而无需对入射信号的初始相位作特别假定,也无需计算各个子阵的协方差矩阵,减小了计算量;利用酉变换将复数域的奇异值分解实数化,降低了计算复杂度;结合MUSIC、ESPRIT等子空间类算法,实现了相干信源的DOA估计。数值仿真表明该算法无需对入射信号的初始相位作特别假定,且对于相干信源能够有效实现单快拍DOA的快速估计,适用于对实时性要求较高的场合。

基于相参Radon变换的米波相控阵雷达弱目标检测

米波相控阵雷达具有反隐身和抗反辐射导弹的天然优势,且波束灵活可控,为四代机目标的检测提供了一种新的技术途径。但四代机目标在长积累时间内会发生严重的距离走动,导致检测性能急剧下降,针对该问题,文中提出了一种基于相参Radon变换的米波相控阵雷达弱目标检测与参数估计算法。首先给出了超声速弱目标回波信号模型,并分析了距离走动特性。同时,提出了沿距离走动斜线进行长时间相参积累的相参Radon变换法,并给出了算法实现流程图。最后,通过仿真实验验证了该算法的有效性,并分析了其检测和参数估计性能,仿真结果表明该算法具有比Hough变换法和MTD法更优的低SNR背景下的目标检测性能。

一种新的未知相关噪声下的宽带相干信号DOA估计算法

针对具有某种结构的协方差矩阵的未知相关噪声环境,本文提出了一种新的宽带相干信号DOA估计算法。基于这种结构,如Hermitian Toeplitz型,在各个频率点上首先利用空间差分操作去除相关噪声的影响,并构造新矩阵;其次,对新矩阵进行聚焦操作,并给出相干聚焦后的协方差矩阵;最后,利用基于特征结构的DOA估计算法得到相干信号的DOA估计值。理论分析和仿真结果表明了算法的有效性。

基于酉变换ESPRIT的相干信源DOA估计算法

为了增强重构Toeplitz矩阵算法的估计性能,降低计算复杂度,提出了适用于相干信源波达方向估计的Toep-UESPRIT算法。它使用利用旋转不变性的信号参数估计代替多重信号分类,避免了谱搜索,并且在构造Toeplitz矩阵的基础上,两次构建centro-Hermitian矩阵,利用酉变换将复数域的特征值分解和总体最小二乘问题的求解实数化,使计算量大大降低。同时,由于centro-Hermitian矩阵的构造过程重复利用了接收数据,估计精度得到大幅提高。实验仿真和分析证明了该算法的正确性和有效性。

非合作无源双基地雷达弱目标长时间积累技术

与常规体制雷达相比,空间、时间以及相位同步问题使得非合作双基地雷达(NPBR)中微弱目标探测难度更大。为此,该文给出了一种基于直达波波形参数估计的时间和相位同步方法以及基于捷变波形长时间相参积累的弱目标探测方法。首先,提出了一种基于差分索引的通用脉冲提取方法。其次,给出了脉冲宽度、脉冲重复间隔、带宽、载频以及波达时间等直达波脉冲参数的估计方法,实现了NPBR的时间和相位同步。然后,在波形参数估计的基础上,给出了一种基于捷变波形广义Radon-Fourier变换的弱目标探测算法。最后,仿真和实测数据实验验证了该文算法的有效性。

基于FFT和多重信号分类算法的高精度相干光相移键控信号频率偏移估计算法研究(英文)

针对相移键控(MPSK)相干光通信系统中的频率偏移,最常用的两种算法是基于差分相位或者FFT最大值的算法,但是当数据长度较短时,两种算法均很难实现MHz的估计误差,这将使得后续载波相位恢复估计很难恢复原始数据。为满足MPSK系统中频率偏移估计算法高精度和实时性的要求,首次将多重信号分类算法引入该问题,提出一种基于快速傅里叶变换和多重信号分类的频率估计算法,该算法在数据较短时精度很高。利用基本原理和流程图对算法加以说明,并进行了20-GBaud/s QPSK相干光系统仿真实验验证算法切实可行。

基于内插阵列变换的相干源测向方法研究

利用内插阵列变换和前/后向空间平滑技术在阵列信号处理中的优点,提出了一种对相干信源进行超分辨测向的有效方法.该方法首先在不同的内插区间将均匀圆阵虚拟成等距均匀线阵,使其阵列流型具有Vandermonde矩阵形式,然后使用基于前/后向空间平滑技术的MUSIC算法对相干信号的波达方向进行有效地估计.该方法的主要优点在于,当相干信源数多于阵元数时仍可有效地估计出相干信源的二维波达方向,并且可实现全方位、无模糊的角度估计.计算机仿真证明了其有效性.

基于虚拟阵列变换和修正MUSIC算法的相干源测向

文中在建立了相干信号源数学模型的基础上,利用虚拟阵列变换思想和修正 MUSIC 算法实现了对相干信号源的方位估计。经计算机仿真,证明了该方法的有效性。

基于Euler变换的非圆信号稀疏重构阵列测向方法

针对低信噪比、少快拍情况下的非圆信号目标方位估计精度不高的问题,提出基于Euler变换的非圆信号稀疏重构阵列测向方法。该方法利用非圆信号的特征,通过Euler变换将复数据转化为实数据,利用数据拼接来扩展阵列孔径,采用奇异值分解来降低数据维度。基于目标方位的空域稀疏性,通过离散化空间方位网格来构建实数域的空域字典集,将目标方位估计问题转换为一稀疏信号重构问题,最终通过实值稀疏信号重构方法来估计目标方位。数值仿真验证表明,在低信噪比以及少快拍情况下,无论是对于非相干信号或者相干信号,与传统方法相比,所提方法皆表现出良好的估计精度,且该方法可以应用于欠定情况下非圆信号的目标方位估计。

基于时-频相干与RBF网络的气缸压力识别研究

针对从缸盖振动信号中分离燃烧激励引起的振动信号及其他干扰信号的问题,提出一种基于时-频相干与神经网络的气缸压力识别方法。首先采用Morlet连续小波变换分别将缸盖振动信号和缸压信号在时-频域内展开,然后采用交叉小波对两信号进行时-频相干分析,设定相干系数阈值并进行掩膜处理,对所得结果重构便可得到燃烧激励引起的缸盖振动信号。最后,选取8个参数作为评价燃烧效果的特征指标,利用径向基函数(RBF)神经网络估计缸压。研究结果表明:该方法有效地提取了缸盖上的燃烧特征信号,通过RBF神经网络估计缸压,逼近于实际缸压变化。

无需聚焦的宽带相干信号快速DOA估计算法

提出了一种无需聚焦矩阵的宽带相干信号DOA估计方法。该方法首先通过Toeplitz矩阵重构,在不降低阵列孔径的条件下,实现了宽带信号的解相干;然后利用数据矩阵的厄尔米特特性,通过酉变换将复数矩阵映射为实数矩阵,通过在实数域进行特征分解,大大降低了算法的运算量;最后利用投影子空间正交技术,在不需要聚焦的情况下,可实现宽带相干信号的DOA估计。仿真结果表明所提算法的精度较高、运算量小,可实现相干源方位估计。

虚拟阵列测向性能分析

针对相干信号源测向以及模糊的实际问题,提出一种基于任意形状平面阵列的测向方法。经计算机仿真,证明该方法的有效性。

基于调频Z变换的均匀线阵波达方向估计

提出了一种基于调频Z变换(CZT)的宽带波达方向估计算法.由均匀线阵的理想聚焦条件,提出了其聚焦矩阵的波矢量域求解原理及计算方法:首先从聚焦频率处的聚焦矩阵中依次选取一行向量,用CZT分别计算其它子带内,各聚焦矩阵中相应位置的行向量的波矢量谱,再由傅立叶反变换得到相应的行向量.该方法可选择信号频带范围内的任意值作为聚焦频率,不需要方位预估,且能获得较好的渐进无偏估计性能.计算机仿真和水池试验结果验证了理论分析的正确性.