传播算子方法在宽带DOA估计中的应用

将传播算子与宽带相干信号子空间方法相结合,推导了基于传播算子的宽带相干信号子空间方法,该方法所构造的聚焦矩阵不需要奇异值分解,在获取噪声子空间时不需要特征值分解,因而大大降低了运算量。比较了双边变换(TCT)方法与所推导的方法在分辨两个相邻较近信号源时的性能,仿真表明,在高信噪比时,该方法性能与TCT方法相近。

求根传播算子方法及其在ARM抗诱偏中的应用

反辐射导弹(ARM)抗有源诱偏问题中,多源信号在空、频域的强相关性往往造成导引头对信源数目欠估计,从而导致传统超分辨算法的测向性能下降。针对这一问题,提出了一种求根的传播算子方法,该算法首先在信源数过估计情况下计算信号到达角,然后利用每个角度对应的信号功率来剔除虚假角度。求根传播算子方法不需要预先估计信号源数目,而且在信号高度相关的情况下具备很好的角度分辨性能,因此适用于解决ARM抗诱偏问题。仿真实验结果表明,求根传播算子方法在提高ARM抗诱偏能力方面的表现优于MUSIC算法。

基于扩展传播算子的非圆信号测向方法

现代通信系统大量使用非圆信号,利用经典高分辨算法对其测向没有充分利用非圆信号的信息,因而性能受限。本文提出的扩展传播算子测向算法(EPM)先对数据进行共轭扩展,再利用传播算子方法(PM)测向,充分利用了非圆信号的特点,从而可对多于阵元数的信号进行测向,分辨力和测角精度优于OPM(正交传播算子测向算法)和MUSIC算法,同时保持了PM算法的特点,不需要特征分解(ED)或奇异值分解(SVD)。文中还分析了EPM算法的均方误差性能和计算复杂度,得到了均方误差的解析表达式。仿真实验验证了EPM算法的优良性能,均方误差的理论结果与仿真值相符。

基于传播算子的非圆信号实值测向方法

针对现代通信系统大量使用的二相相移键控、调幅等非圆信号,为了降低基于扩展传播算子的非圆信号测向算法——扩展传播算子方法(extended propagator method,EPM)的计算量,提出了EPM实值算法。该算法将阵列输出的实部和虚部拼接使用,即对EPM算法中的阵列输出矩阵进行复加权,用实运算实现了EPM算法,降低了计算量。仿真实验证明,新算法的阵列扩展能力及测向精度与EPM算法相当。

双平行线阵中基于Euler变换传播算子的二维DOA估计算法

考虑双平行线阵中非圆信号二维波达方向(Direction of arrival,DOA)估计问题,提出了一种基于Euler变换传播算子(Propagator method,PM)的二维DOA估计算法。该算法利用非圆信号的特性,扩展了接收数据矩阵,使得角度估计性能优于二维PM算法。同时采用Euler变换把非圆PM算法中的复数运算转换为实数运算,降低计算复杂度,角度估计性能逼近非圆PM算法。该算法可以实现二维角度的自动配对,与传统PM算法相比,可同时估计出更多的信源。该算法的优越性均可在文中得到验证。

共轭传播算子测向算法

针对一维信号提出了共轭传播算子测向算法(COP),新算法利用了阵列输出数据的共轭,通过对阵列孔径的扩展,可对多于阵元数的信号进行测向,其分辨力和测角精度优于OPM(正交传播算子测向算法)和MUSIC算法。分析了新算法的均方误差性能和计算复杂度,得到了均方误差的解析表达式。仿真实验验证了COP算法的优良性能,均方误差的理论值与仿真值相符。

非圆传播算子DOA估计算法

传播算子方法(Propagator method,PM)是一种常用的波达方向估计算法,但传统PM算法在阵元数较小时估计精度较低。本文针对非圆信号,提出了一种非圆传播算子DOA估计算法。该算法首先对接收信号进行扩展,而后对扩展信号进行子阵划分,最后利用PM方法获得非圆传播算子。算法将信号的非圆特性与传统PM算法相结合,既具有传统PM算法无需计算协方差函数的特点,又去除了峰值搜索过程,减小了算法运算量。同时非圆特性的引入,使算法估计精度有了大幅度提高。通过计算量分析说明了算法的计算复杂度较小,并通过仿真验证了算法的有效性。

基于传播算子法的某型飞机油箱冲击定位

研究利用阵列信号处理技术实现冲击定位的新方法,通过小波变换提取冲击响应信号某一窄带频率成分,运用传播算子法实现冲击源波达方向估计;根据Lamb波传播特性,用小波变换求出某一中心频率下的对称模式和反对称模式的Lamb波到达同一传感器的时间差,结合对称模式和反对称模式Lamb的速度差就可以估计出冲击源到达传感器的距离,从而实现冲击定位。在航空油箱上的实验表明:该方法能快速、精确地识别出冲击源的位置。

基于协方差扩展PM算法的波达方向估计

针对基于传播算子方法(Propagator Method,PM)的水听器阵波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计在低信噪比或者小快拍数时性能变差的问题,文章提出一种改进的基于PM算法的水听器阵方位估计方法。该方法利用信号子空间的旋转不变性特征对协方差矩阵进行扩展和重构,通过分块协方差矩阵的子矩阵得到传播算子矩阵。通过传播算子矩阵构造扩展噪声子空间,然后利用信号子空间与噪声子空间的正交性估计空间谱。仿真实验和湖上实验的结果表明:相较于传统PM方位估计算法,文中算法在低信噪比或者小快拍情况下具有较好的方位估计性能,在信噪比为0 dB时,文中方法比传统PM算法均方根误差减少0.6°;在快拍数为150时,比传统PM算法的均方根误差减少0.1°。

空间相关噪声中电磁矢量阵二维DOA估计算法

针对空间相关噪声中二维DOA估计性能下降的问题,提出一种基于双子阵结构的电磁矢量阵DOA估计算法。算法假设其中一个子阵由普通标量传感器组成而另一个子阵由电磁矢量传感器组成,并且所有的传感器空间位置均为未知。算法分三个步骤实现。首先,定义一个互相关矩阵来消除空间相关噪声;然后,采用传播算子算法估计电磁矢量传感器导向矢量;最后,通过导向矢量中电场矢量和磁场矢量的叉积计算得到闭式且自动配对的方位-仰角估计值。提出的算法不仅具有良好的估计性能,而且由于无需进行特征值分解估计信号子空间或噪声子空间,无需二维谱峰搜索,因此具有较低的计算量。蒙特卡罗实验证明了算法的有效性。

一种多辐射源角度跟踪算法

为解决对多辐射源同时进行角度跟踪的问题,提出了一种将求根的正交传播算子方法(OPM)与零点跟踪相结合的新算法,实现了迭代的角度估计和自动关联.新算法引入了2个可变参数——遗忘因子和多项式方程阶数,通过调节这2个参数改变算法的性能,从而适应信噪比和目标角速度变化的信号环境.仿真结果表明,与传统方法相比,提出的算法具有更好的跟踪性能和灵活性,当信噪比高于0 dB时,其跟踪均方根误差小于0.15°.