空时联合的声学测高测流阵列海浪方向谱估计

提出了一种空时联合的声学测高测流阵列海浪方向谱估计方法,使用五波束声学多普勒流速剖面仪(ADCP)构建声学海表跟踪测高、声学多普勒测流速分时采样的空间阵列进行海浪方向谱估计。依据线性波浪理论和时空等效性原理,提出适用于空时阵列的时间空间传递函数,在协方差矩阵中补偿时间延迟项,减小方向谱估计误差。仿真结果表明:在0 dB至5 dB低信噪比时,相比于同步四波束阵列法,此方法的方向谱谱峰估计值均方根误差更小。海试结果表明:五波束空时联合阵列法相比于同步四波束阵列法,估得方向谱峰度从2.31提升至2.80,小波浪组次谱峰波向结果与浮标结果的相关系数从0.80提升至0.83。同时,空时联合法能提升测波自由度、减小阵列最小孔径,提高了可估方向谱的上限截止频率。

基于多维傅里叶变换的阵列空时信号处理与应用

目前常用的阵列空时信号处理方法需要计算全部阵元接收信号的采样矩阵,并通过对矩阵的各种运算来提取信息,但是大中型阵列的阵元数量众多导致矩阵维数较大,高维矩阵的巨大运算量使其难以在具有实时性要求的工程中应用。针对这一问题,将傅里叶变换从时域推广至空域,指出了空域与角度域之间存在的傅里叶变换关系。在此基础上,借鉴多维傅里叶变换方法阐释了线阵与面阵各自空时联合处理的二维与三维傅里叶变换表达及其物理意义。通过示例性仿真验证了前述理论建模与特性分析的正确性与有效性,从而为大中型阵列的空时信号实时处理工程应用提供了新的技术手段。

采用时-空阵列流形的ESPRIT算法——联合角度-频率估计

考虑入射到天线阵上多个窄带信号源的角度和频率同时估计问题.虽然常规ESPRIT算法是一种快速的一维高分辨率方向估计算法,但不能直接用于信号频率和角度的同时估计.通过构造一种特殊阵列结构,引出时-空阵列流形概念,利用该流形,将ESPRIT算法扩展到时-空二维情形,提出采用时-空阵列流形的联合角度-频率估计算法.该算法不仅给出自动配对的角度-频率估计值,而且其性能随着抽头延迟线数的增加而提高.仿真计算表明,该算法不仅具有很高的分辨率和精度,而且在低信噪比条件下,其性能优于其他现有的方法.

未知噪声环境方位-俯仰-频率-时延等四维参数联合估计方法

提出一种基于空时扩展虚拟传感器阵列的未知噪声环境下方位、俯仰、多普勒频移和相对时延四维参数联合估计新算法。未知噪声背景下的UN-MUSIC、UN-CLE等算法不易于完成多参数联合估计任务,而UN-ESPRIT算法又需要信号具有空、时域子空间旋转不变特性,对阵列结构要求严格。文中通过对原始数据的时延补偿等处理,利用虚拟数据阵的时移旋转不变特性,经由构建空时扩展波达方向矩阵同时获得诸参数的联合估计。虚拟传感器阵列的理论孔径为物理阵列的数倍,具有在低信噪比、未知分布噪声环境下更强的适应能力;且算法对于物理阵列阵元分布无特殊要求,具有很好的理论和实用价值。理论分析以及计算机仿真都证明了算法的有效性。

相干信号联合波达角频率估计的一种新型预处理方法

本文有效地将一维中的前向 /后向空间平滑技术扩展到二维中的时 空阵列数据矩阵 ,提出了一种用于相干信号联合波达角 频率估计的新型预处理方法 .本文详细地分析了如何构造前向 /后向平滑时 空阵列数据矩阵 ,导出了确保信号波达角 频率参数可分辨应满足的条件 .与仅利用前向空间平滑的现有预处理方法不同 ,本文的预处理方法同时利用前向和后向空间平滑 ,因而提高了阵元的利用率 ,使联合波达角

基于扩维的多通道联合频率和到达角估计

针对宽频段信号的时空欠采样问题,该文提出基于扩维的多通道联合频率和到达角估计方法。在时间和空间均欠采样的情况下,该方法实现了频率和到达角的2维无模糊估计。通过构造空时2维无模糊阵列结构,将多个采样通道联合扩维,解决了时间欠采样问题;将多个快拍通道联合扩维,克服了空间欠采样问题。同时,为了降低运算量,利用时域滤波技术,将频率和到达角估计进行时空级联,得到了自动配对的频率和到达角无模糊估计值,且避免了高维特征值分解和2维谱峰搜索,减少了运算量。仿真结果验证了该方法的有效性。