基于多级维纳滤波器的二维测向算法及DSP实现

为了对辐射源目标进行精确定位,需要对来波信号进行二维到达角估计。将一维MUSIC算法推广到空间阵列可以对辐射源进行二维高精度测向,但由于其需要估计接收数据的协方差矩阵和进行特征分解,因而计算量较大。为了降低MUSIC算法特征分解的计算量,提出一种基于多级维纳滤波器的子空间分解算法,通过多级维纳滤波器的前向递推估计信号子空间和噪声子空间,获得噪声子空间后采用MUSIC算法实现波达方向的估计,该算法不需要估计协方差矩阵和特征分解。应用于空间阵列的二维DOA估计中进行计算机仿真和DSP实现,仿真结果表明该方法有效地降低了计算量、节省了计算时间,且达到了MUSIC算法的估计性能。     

基于空间时频分布矩阵的到达角估计

介绍了基于窄带信号模型的传统空间时频分布矩阵估计到达角 (DOA)的算法。在此基础上将该算法推广到对雷达信号的DOA估计 ,并给出了算法的适用条件。通过对阵元输出作时频分析 ,获取信号的瞬时频率特性 ,以此构造方向向量 ,并在时频脊点上构造空间时频分布矩阵 ,求得MUSIC空间谱 ,从而实现对DOA的估计。仿真结果显示 ,采用此处理方法 ,可以实现对DOA的正确估计     

改进的宽带指向最小方差空间谱估计算法

宽带测向一直是阵列信号处理领域研究的难点。把指向最小方差宽带测向算法（STMV）应用到均匀线阵上，通过对阵列频域采样数据的空间协方差矩阵的估计和加权平均处理。给出了空间谱估计子的改进形式。与通常的信号子空间宽带测向算法相比。提出的算法不需要对波达方向进行预估计，因此避免了预估计误差对最终估计结果的影响。理论分析和仿真实验证明了测向算法的有效性。     

基于投影矩阵搜索的相干源DOA估计算法

在强相关或相干信号源环境下，基于子空间分解的高分辨方法无法准确估计信号到达角，而许多传统的解相干方法，如空间平滑法等，会减少阵列的有效孔径，且只适用于具有移不变性的阵列结构。针对相干信源DOA估计问题，提出了一种基于投影矩阵搜索的DOA估计算法。首先根据阵列流型构造噪声子空间的投影矩阵，并将阵列接收信号投影到噪声子空间；然后通过遍历搜索所有可能的投影矩阵获得空间谱，进而得到相干源的DOA估计。该算法能有效进行相干信源DOA估计，与传统的相干源DOA估计方法相比，该算法不会减小阵列的有效孔径，且适用于任意阵列结构，并具有良好的估计精度和超分辨能力，但计算复杂度较高。通过仿真实验，验证了该算法的有效性，比较了该算法与传统算法的性能。     

一种新的共轭增强MUSIC测向算法

提出一种新的测向算法。利用阵列输出的非零时延互相关函数及其共轭形成伪阵列输出,从而得到伪协方差矩阵,对其进行特征分解,利用信号子空间与噪声子空间的正交性,搜索得到的空间谱函数的极大值点对应的角度就是波达方向。仿真实验表明,新算法可对多于阵元数的信号进行测向,其测角精度和分辨力优于MUISC和MUSIC-like算法。     

星载测向定位技术研究

针对卫星无源定位系统对辐射源高精度定位的要求,以及日益复杂的电磁环境下时频重叠信号测向定位的难题,提出了单星阵列信号处理测向的方法,并对干涉仪和阵列信号处理测向的性能进行了理论分析和仿真比较,结果显示阵列信号处理测向比相位干涉仪具有更高的精度,在存在模型误差的情况下,基于盲源分离的测向算法比经典子空间投影测向算法具有更高的分辨力。     

反辐射导引头二维超分辨测向技术研究

对于反辐射雷达导引头,较宽的波束导致多个目标辐射信号进入导引头接收系统,所以必须提高其多源测向和多目标分辨能力.为此,提出采用超分辨测向技术来估计多个辐射源的到达角,并对该方法的可行性进行研究.首先,给出反辐射导引头超分辨测向模型,在此基础上,采用MUSIC算法进行到达角估计,并对影响MUSIC算法估计精度的因素进行了...     

基于四阶循环累积量的波达方向估计方法

为了克服传统信号波达方向估计的不足,提高信号的选择性和分辨率,结合高阶循环累积量强测向能力,文章给出了一种四阶循环累积量矩阵定义方法。对此进行特征值分解,就得到信号子空间和噪声子空间。应用子空间的方法进行一维谱峰搜索,可得到来波方向的估计值。该方法可以有效抑制平稳噪声和滤除与信号循环频率不同的干扰信号,同时还有效扩展阵列孔径,可以处理空间距离很近的非相关信号,具有很强的空间分辨能力。另外文章还给出了相干信号波达方向解决方法。     

基于噪声子空间估计的MWF实现

采用阵列天线对GPS接收信号进行干扰抑制,在信号处理时引入时延,形成空时二维处理的模式.空时二维抗干扰由于运算量大而导致在实际实现困难,必须进行降维处理.多级维纳滤波(MWF)方法可以有效降低滤波器的维数,但是经典的MWF方法存在子空间维数估计不准的问题.本文对于多级维纳滤波方法进行了分析,利用MWF的分析滤波器将接收信号矢量映射为另一信号矢量.通过对该信号矢量的协方差矩阵进行分析,找到一种判断子空间维数的稳健方法.仿真表明该方法能够准确地估计出噪声子空间维数.与传统的设定MSE门限的方法相比较,得出用本方法估计子空间维数更为准确可靠,抗干扰性能更优的结论.     

一种不需要源个数估计的MUSIC算法

MUSIC方法是阵列高分辨测向子空间方法中的经典算法,该算法的一个缺点就是需要进行源个数估计,源个数估计不正确将会导致虚假峰和漏峰.提出一种不需要源个数估计的MUSIC方法,该方法首先将快拍分组,对每一组的自相关进行特征值分解,以最小特征值对应的特征向量作为噪声向量,然后将搜索向量在每一组噪声向量上的投影构成新的矩阵,DOA对应的新矩阵将缺秩,根据新矩阵的缺秩程度来估计DOA.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于时频分布的宽带信号到达角估计方法

针对宽带信号到达角估计问题 ,提出了基于时差的信号源到达角估计方法。从宽带信号到达时差估计的讨论入手 ,提出了基于时频分布的信号去噪处理 ,以及在此基础上的宽带信号到达角的估计方法。经过仿真证明该方法有效地改善了信噪比 ,能够更好地对信号之间的时差进行估计 ,从而将宽带信号到达角估计转化为信号时差估计的问题。采用时差方法能够简化宽带信号的到达角估计 ,克服了传统MUSIC类方法仅适用于窄带信号的局限     

一种自适应阵列天线通道不一致性的校准方法

自适应阵列天线使用空间谱估计中的多信号分类(MUSIC)算法估计信号到达角时,阵列天线物理特性的不一致直接影响到达角的估计精度。文章提出一种阵列通道校准方法,综合考虑阵元互耦、安装误差和通道失配,在引入辅助信号源的情况下,从实测来波方向中通过最优化的手段,来获取通道幅相补偿信息和信号到达角估计。通过计算机模拟实验,证明该方法是可行的。     

用于星载赋形天线的基于频域多相干目标测向算法

提出了一种用于星载赋形天线抗多个相干干扰的基于频域单 快拍的测向算法,该方法首先采用频域多目标测向算法实现多干扰源的方向估计;基于 估计出的干扰源到达方向,对相干信号采用陷零投影矩阵对强目标陷零,以达到对强干扰 进行抑制从而测出弱干扰,较好地保证了相干强弱信号测向的准确性,从而有效地对同 时强弱相干干扰进行抑制。仿真结果和性能分析验证了该方法的可行性。
     

锥面共形阵列相干源DOA和极化参数的联合估计算法

针对共形阵列中的多参数联合估计问题,用交叉电偶极子对天线单元在锥面共形载体上构造极化敏感阵列并建立了快拍数据模型,在此基础上提出一种适用于相干源的多参数联合估计算法。该算法充分挖掘阵列中隐含的多个空域旋转不变结构,首先通过空间平滑预处理恢复子阵协方差矩阵的秩,实现信源的解相干,然后根据旋转不变子空间思想完成多个相干信源二维到达角和极化参数的联合估计。Monte Carlo仿真结果表明了算法的有效性。     

一种基于二次组阵的DOA估计方法

提出一种基于二次组阵的信号到达方向估计方法，在阵列中通过划分相互重叠的子阵对指定的空间区域进行空域滤波波束设计实现对空间信号的干扰抑制，提高期望信号的信干噪比。根据子阵间的位置关系对阵列进行二次组阵，用空间谱估计方法实现对各子阵输出期望信号的到达方向（DOA）估计。仿真结果表明：与常规谱估计方法相比，基于二次组阵的DO...     

基于Krylov子空间的宽带信号DOA快速估计方法

提出了一种基于Krylov子空间的宽带信号DOA（Direction of Arrival）快速估计方法。该方法首先对方向矩阵进行Jacobi—Anger展开来构造“聚焦”矩阵，然后通过多级维纳滤波（MSWF：Multi-Stage Weiner Filter）算法求得聚焦后的阵列协方差矩阵的Krylov子空间，因为在满足一定的条件下，Krylov子空间等价于阵列的信号子空间，所以可以求得信号的DOA。采用Jacobi-Anger展开式构造聚焦矩阵不需要进行角度的预估计，通过MSWF算法求Krylov子空间不需对观测数据的协方差矩阵进行特征值或奇异值分解，从而使得该方法运算量比常用的宽带空间谱估计方法要小。计算机仿真试验证实了方法的有效性。     

基于功率估计的方位数据关联算法

将功率信息与电波传播相关理论引入到测向交叉定位的数据关联问题中,提出一种基于功率估计的方位数据关联算法。推导了阵列协方差矩阵中信号功率与阵列流型之间的关系,利用空间协方差逆矩阵高阶幂逼近噪声子空间的方法,在已知阵列流型的基础上准确获取各目标的功率参数,避免了幅值特征类关联算法易受噪声与信号波形影响的问题;根据功率和传播路径的衰减关系,构造方位组合与功率信息的关联置信度函数,挑选出正确的关联组合。仿真结果表明了算法的有效性和优越性。     

阵列模型误差条件下稳健的DOA估计算法

为改善阵列误差时高分辨到达方向(DOA)估计算法的性能,引入精确校正的辅助阵元,应用子空间原理,提出了一种均匀线阵存在阵列误差条件下鲁棒DOA估计及方位依赖的幅相误差矩阵和互耦矩阵的估计算法。算法的方位估计无需任何阵列误差信息,估计精度高、分辨力强,且基于信源方位的精确估计,算法还可精确估计方位依赖的幅相误差矩阵和互耦矩阵,实现阵列误差的自校正。算法的运算量较小,无需高维非线性优化搜索,只需一维搜索。仿真结果证明了算法的正确性和有效性。     

色高斯噪声背景下相干信源DOA估计

为在色高斯噪声背景下估计相干信源DOA,提出一种基于四阶累积量的相干信源DOA估计算法。对各个阵元接收数据与参考阵元接收数据的四阶累积量进行排列,构造Toeplitz矩阵,该矩阵的秩仅等于信号个数,而与信号间的相干性无关。通过特征值分解得到信号子空间和噪声子空间,从而实现相干信源DOA估计。仿真实验结果表明,在色高斯噪声背景下,此算法能有效地估计出相干信源的DOA,并且相对于空间平滑算法具有更好的估计性能。     

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。