文化量子算法实现的广义加权子空间拟合测向

针对现有的四阶累积量测向算法不可以直接用于相干信源测向的局限,在引入合成导向矢量和合成导向矩阵的基础上建立了一种更通用的阵列数据模型,提出了广义加权信号子空间拟合测向算法。该方法在不损失四阶累积量扩展阵列孔径和任意阵列的情况下可有效估计相干信源和独立信源。为快速求解所提基于四阶累积量的广义加权信号子空间拟合测向算法,在文化算法中使用量子种群和量子演进机制,提出了一种多维搜索的文化量子算法。Monte-Carlo仿真试验证明了所提的测向方法可有效解决使用高阶累积量不能直接测相干信源的局限,在检测性能上与现有一些算法比较有较大的优势。

针对加权子空间拟合的联合粒子群优化算法

在现有DOA估计的方法中,加权子空间拟合(WSF)具有很高分辨率.但是求解WSF算子的算法计算复杂度较高,无法满足实时性需求.为了降低计算复杂度,本文针对WSF算法提出了一种低复杂度的联合粒子群算法.首先利用旋转不变子空间法(ESPRIT)可以显式计算DOA结果,计算复杂度极低的特点,并联合利用克拉美-罗界来确定一个新的搜索空间,再随机撒入少量粒子进行粒子群算法,最后在满足一定的速度条件后跳出迭代.此外,本文也讨论了粒子群算法的惯性因子.试验结果表明,跟常规粒子群算法比较,在保持DOA估计精度不变的结果下,本文算法所需粒子数和迭代次数大幅度降低,计算复杂度也明显降低.

一种声矢量阵子空间拟合算法及其矩阵预滤波器设计

为了减少矩阵预滤波器通带响应畸变程度,提出了一种基于阻带约束通带最大k个误差范数和(k为约束点的数目)最小化准则的矩阵预滤波器设计方法,通过使通带内最大的k个响应误差范数和最小化,减少了通带响应畸变程度。同时针对声矢量阵方位估计算法计算量过大的问题,提出了一种基于矩阵预滤波的声矢量阵子空间拟合算法,通过对声矢量阵声压、振速信号子空间进行联合处理,将预滤波矩阵和拟合子空间矩阵均减少为M×M维(M为阵元数),从而减少矩阵预滤波器设计和方位搜索所需时间。仿真结果和分析表明该算法性能和预滤波MUSIC算法相当,但在计算量上有较大优势,矩阵预滤波方法能抑制阻带干扰,提高后续算法的分辨和估计性能。

基于量子遗传算法的子空间拟合测向

针对子空间拟合算法对独立信源和相干信源求解过程中,多维搜索运算量大的问题,通过采用实数编码的量子位表示染色体和用量子旋转门更新量子位的方法,提出一种实数编码的量子遗传方法(RC-QGA)来实现加权信号子空间拟合(WSSF)测向,从而有效地降低传统算法的计算量.还研究了WSSF算法的一维解相干性能和二维波达方向(DOA)估计性能.实验仿真表明,RC-QGA方法在进化代数为10时就可以达到收敛,有效提高了传统遗传算法的收敛性能,并且具有计算量小和估计性能优良的特点.

基于测深侧扫声呐的DOA估计算法研究

针对测深侧扫声呐进行波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计时会受到阵元幅度、相位误差及低信噪比影响的问题,提出一种改进的波束域加权子空间拟合算法。首先,采用总体最小二乘-旋转不变子空间算法进行回波方向预估计;其次,将连续线阵划分为多个子阵,并将各个子阵在预估计方向做加权波束形成;再次,采用加权子空间拟合(Weighted Subspace Fitting,WSF)算法构造代价函数;最后,采用阻尼牛顿法求解得到高精度的DOA估计结果。仿真结果表明,文中所提算法在阵元出现幅度相位误差条件下的角度估计均方误差相对于WSF算法减少了约0.03°。海试数据分析结果表明,文中所提算法的测深点均方误差整体优于WSF算法,其相对测深精度提高了约9.8个百分点。以上分析结果表明,文中所提算法整体优于WSF算法,可以实现在阵元幅度相位误差及低信噪比情况下的高精度DOA估计。

一种宽带信号测向算法研究

该文介绍了一种宽带信号高分辨率测向算法,适用于存在多个强干扰及低信噪比情况,且具有良好的过载能力。

一种冲击噪声下相干分布源多峰DOA估计方法

针对现有相干分布源波达方向(Direction Of Arrival,DOA)估计方法计算量大、抗冲击噪声能力弱和不能有效去相干等难题,本文提出了一种冲击噪声下相干分布源多峰DOA估计方法,并推导了冲击噪声下相干分布源DOA估计的克拉美罗界.为了实现冲击噪声下相干分布源DOA估计,采用加权范数协方差抑制冲击噪声,进而首次推导出多峰加权信号子空间拟合方程,并设计了一种多峰量子秃鹰算法快速无量化误差求解.仿真结果表明,所提方法在冲击噪声下能够以较小的快拍数实现相干分布源DOA估计,且无需额外的解相干操作即可有效去相干.与一些已有的高精度DOA估计方法相比,所提方法仿真时间明显缩短,且具有更高的估计精度和估计成功概率,突破了已有相干分布源DOA估计方法的应用局限,可推广应用于其他复杂的DOA估计问题中.