球谐域传播算子快速声定向算法

为了在低信噪比情况下宽带声源可以获得较好的波达方向(DOA)估计并且降低运算量,将正交传播算子算法推广应用于球谐域。在建立球阵列声场模型基础上,提出两种基于球谐传播算子定向算法,即使用球傅里叶变换成分获得传播算子的算法和使用球傅里叶变换成分的交叉谱矩阵获得传播算子的算法。分析了不同半径的球阵列频率适应范围,解决了宽带声源频率适应性问题;比较分析了上述两种算法和球谐域多重信号分类算法在不同信噪比下的DOA估计性能,进行声源定向实验并测试3种算法的DOA估计用时。实验结果表明,两种算法均具有运算量小、花费时间少且定向准确的特点。

基于正交偶极子阵列的混合信号波达方向与极化参数联合估计

为了解决传统的子空间类算法不能实现对混合源正确分辨这一问题,基于正交偶极子阵列提出了一种混合信号入射角度与极化参数联合估计算法。首先,对不相关信号的角度与极化参数进行估计,将正交偶极子均匀线阵阵列划分为两个重叠的子阵列,利用去噪处理的自相关矩阵与互相关矩阵构建目标矩阵,依据子空间正交性原理估计出不相关信号的角度信息,利用正交偶极子阵列接收数据之间的相关性实现对不相关信号的极化信息估计。其次,对相干信号的角度与极化参数进行估计,将每个相关组对应的特征矢量重新排列,得到新的重构矩阵用于恢复数据协方差矩阵的秩,实现对每个相干组中相干信号的角度估计,并采用最小二乘法实现对每个相干组中相干信号的极化信息估计。最后,通过仿真实验验证了本文所提算法的有效性与可靠性。与现有的方法相比,新提出的算法降低了硬件资源的消耗,提高了对相干信号的角度估计精度,并且能够实现极化参数的估计。

一种改进的信号子空间聚焦宽带DOA估计算法

信号子空间聚焦(FSS)算法可实现宽带相干信号的波达方向(DOA)估计,但其在短快拍条件下存在估计精度差、分辨率低的问题。提出一种改进的信号子空间聚焦(MFSS)算法。根据波长间隔与阵元间距的匹配度选取最佳参考频点及子频带,通过Hankel矩阵奇异值分解重构子频带的协方差矩阵,并利用信号子空间聚焦法构造聚焦协方差矩阵,使用Root-正交传播算子实现DOA估计。实验结果表明,相比FSS、MTOPS、LR-MUSIC算法,MFSS算法复杂度较低,能够有效提高估计精度和速度。

一种适用于米波雷达低角测高环境的快速算法

本文针对米波雷达低角测高环境的特点,充分利用数据协方差矩阵中的信息,基于空间平滑和传播算子的思想,提出了一种适用于米波雷达低角测高环境的快速算法(SSPM算法,Spatial Smoothing and Propagator Method)。该方法不需要去相干处理和复杂的特征分解,可直接应用于存在多径干扰的米波雷达低角测高环境。仿真实验及实测数据处理结果均表明了该方法的有效性。

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°.

基于文化粒子群算法的广义OPM测向

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,提出了广义正交传播算子测向算法。该方法在不损失阵列孔径的前提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OPM算法,在文化算法中使用和粒子群演进进化机制,提出了一种多维搜索的文化粒子群算法。Monte-Carlo仿真试验证明了所设计的测向算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,所提算法在检测性能上与现有一些算法比较有较大的优势。

OFDM系统中基于PM的时延估计算法

在正交频分复用(OFDM)系统的超分辨时延估计中,针对多重信号分类(MUSIC)算法的特征分解计算复杂度较高的问题,给出一种基于传播算子(PM)的时延估计算法。对OFDM系统进行信道估计,根据信道估计结果计算协方差矩阵,并利用协方差矩阵计算PM,然后根据PM构造出噪声子空间并将其标准正交化,最后利用伪谱函数进行时延估计。仿真结果和复杂度分析表明,在复杂度大幅度下降的条件下,所提算法与MUSIC性能相当,且逼近克拉美罗界。

无线定位中基于旋转不变PM的时延估计

定位参数的快速估计是无线定位系统的关键环节。针对超分辨时延估计算法计算复杂度较高这一问题,提出一种基于旋转不变传播算子(PM)的时延估计算法。该算法首先对正交频分复用(OFDM)频域接收信号进行建模,然后计算协方差矩阵,再根据子载波流行矩阵的范德蒙矩阵属性,采用旋转不变 PM 算法实现时延参数的闭式解,从而既无须特征值分解又避免了伪谱峰搜索,计算速度快。理论分析和仿真结果表明,该算法在计算量大幅度下降的同时,参数估计性能接近于基于旋转不变技术(ESPRIT)估计信号参数算法,具有一定的可行性和有效性。

一种十字阵列模型下的新型测向算法

为提高精确制导的实时性,实现空间谱测向,提出了一种新型的正交传播算子算法(propagator method,PM)。该算法基于十字型阵列模型,引入了噪声子空间的投影算子构造伪谱,并采用一维谱峰搜索实现二维测向。与利用二维谱峰搜索测向的二维PM算法相比,该算法大大减少了计算量,降低了计算复杂度,可实现多目标信号测向,解决了二维角度的配对问题,也可有效估计出相同方位角(或仰角)的目标。该算法可广泛应用在雷达测向、导引头测向及跟踪等。