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LFM信号参数联合估计新方法——域频率相差法

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现代雷达 2006年第1期28卷 45-48页

作者：李家强金荣洪范瑜毛炜上海交通大学区域光纤网与新型通信国家重点实验室上海200030 常熟理工学院物理与电子科学系常熟215500

采用分数阶傅里叶变换域频率分析方法,针对线性调频连续波信号分数阶傅里叶变换的特性,提出了分数阶域相差法,可以在低信噪比条件下对线性调频连续波信号进行检测,获得多普勒频移与实验的精确参数估计。同时时频参数联合估计中不必进行... 详细信息

采用分数阶傅里叶变换域频率分析方法,针对线性调频连续波信号分数阶傅里叶变换的特性,提出了分数阶域相差法,可以在低信噪比条件下对线性调频连续波信号进行检测,获得多普勒频移与实验的精确参数估计。同时时频参数联合估计中不必进行二维搜索,具有快速、高效的特点。计算机仿真结果表明了该方法的有效性。

关键词：线性调频连续波信号分数阶傅里叶变换域频率相差法参数联合估计信噪比

极化双基地MIMO雷达目标参数联合估计方法研究

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极化双基地MIMO雷达目标参数联合估计方法研究

作者：张宇吉林大学

学位级别：硕士

作为近年来出现的一种新型雷达——多输入多输出（Multiple Input MultipleOutput）雷达，其在目标检测与定位等方面具有诸多优势，得到广大研究学者的极大关注。目标参数估计是MIMO雷达信号处理的重要内容，是实现MIMO雷达精确目标定... 详细信息

作为近年来出现的一种新型雷达——多输入多输出（Multiple Input MultipleOutput）雷达，其在目标检测与定位等方面具有诸多优势，得到广大研究学者的极大关注。目标参数估计是MIMO雷达信号处理的重要内容，是实现MIMO雷达精确目标定位和目标成像的关键技术，具有广泛的应用前景。传统的双基地MIMO雷达是通过形成大的虚拟阵列孔径来提高发射角（DOD）、到达角（DOA）估计的分辨力。然而，当多个目标空间距离接近时，其估计性能将有所下降。因而，在接收端引入极化敏感阵列，在探测空间角度信息的同时，亦可以将极化信息检测出来。极化特性是电磁波具有的一种可观测的物理特性，充分利用极化信息，可以实现高分辨力的角度估计，提高估计性能。本论文在传统双基地MIMO雷达DOD、DOA联合估计方法基础上，针对极化双基地MIMO雷达目标参数联合估计问题展开了较深入的研究。本论文的研究工作得到国家自然科学基金项目“基于极化分集的MIMO雷达参数联合估计与目标定位”（项目编号61071140）的资助。本文的创新性工作如下：在传统双基地MIMO雷达模型基础上，对基于极化线阵的双基地MIMO雷达信号模型进行了描述，提出一种基于传播算子算法（PM）的双基地MIMO雷达DOD、DOA、极化参数和多普勒频率联合估计算法。PM算法避免了对接收信号协方差矩阵的奇异值分解（SVD），因此减少了计算量，是一种快速算法。仿真结果表明，当多个目标在空间距离接近导致目标角度估计出现偏差时，由于信号的极化信息得到了充分利用，使得该方法具有较高分辨率。针对传统双基地MIMO雷达仅能实现目标一维收发角（1D-DOD和1D-DOA）估计的缺陷，本文进一步采用极化面阵作为发射和接收阵列建立了双基地MIMO雷达信号模型，提出一种基于ESPRIT算法的双基地MIMO雷达2D-DOD、2D-DOA和极化参数联合估计方法，该方法无需多维谱峰搜索。仿真结果表明，目标极化信息的充分利用使得该算法具有较高的分辨率，可以准确估计空间距离接近目标的各个参数，从而实现三维定位。为避免ESPRIT算法中额外的参数配对和减小构造协方差矩阵和特征值分解带来的累积误差，在极化面阵双基地MIMO雷达信号模型基础上，进一步提出一种基于平行因子（PARAFAC）的双基地MIMO雷达2D-DOD、2D-DOA、极化参数和多普勒频率联合估计算法。该算法能有效识别多个目标的多维参数，且可实现自动配对。由于利用极化分集，能对空间距离非常接近的多个目标实现精确估计，尤其是对2D-DOA相似、2D-DOD相似甚至相同的多个目标参数可准确进行估计。

关键词：双基地MIMO雷达极化分集参数联合估计传播算子 PARAFAC ESPRIT

非均匀线阵MIMO雷达多目标参数联合估计方法研究

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非均匀线阵MIMO雷达多目标参数联合估计方法研究

作者：祁晗吉林大学

学位级别：硕士

多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新型雷达体制,凭借其与传统雷达体制相比所具备的诸多优势,已引起国内外学者的广泛关注。作为目标定位和成像的关键技术,目标参数估计是MIMO雷达的重要研究方向,具有十分重要的研究意义。然而,传统的MIM... 详细信息

多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新型雷达体制,凭借其与传统雷达体制相比所具备的诸多优势,已引起国内外学者的广泛关注。作为目标定位和成像的关键技术,目标参数估计是MIMO雷达的重要研究方向,具有十分重要的研究意义。然而,传统的MIMO雷达系统均采用均匀线阵(ULA)配置,以发射分集MIMO雷达为例,其最大可识别目标数为接收阵列阵元数减一,由于空间分辨力正比于接收阵列孔径,当接收阵列阵元数配置不足时,其空间分辨力及最大可识别目标数将十分受限。非均匀线阵(NLA)是近年来出现的一种新的阵型,常见的NLA有互质阵(Coprime Array)、嵌套阵(Nested Array)等。NLA的阵元间距不相等,而是满足特定条件且为载波波长一半的整数倍,由于其具有较大的阵列孔径且包含大量的虚拟阵元,已成为阵列信号处理研究的热点之一。本文将MIMO雷达的阵列配置为非均匀线阵,可显著提高其最大可识别目标数、空间分辨力及目标参数估计精度。通过将不同类型MIMO雷达配置为互质阵和嵌套阵,本文研究了非均匀线阵MIMO雷达的多目标参数联合估计问题。本文的研究工作得到国家自然科学基金项目(No:61371158和No:61071140)的资助。本文的创新性研究工作如下:通过将发射分集MIMO雷达的接收阵列分别配置为互质阵和嵌套阵,提出了两种改进型发射分集MIMO雷达,建立了信号模型并提出了相应的目标方向识别算法。仿真实验表明,当目标数远远大于接收阵列阵元数时,两种改进型发射分集MIMO雷达均可实现多目标的精确定位,与传统发射分集MIMO雷达相比具有更高的角度分辨力。通过将双基地MIMO雷达的发射阵列和接收阵列均配置为嵌套阵,提出了一种改进型双基地MIMO雷达,建立了信号模型并提出了一种目标出发角(DOD)和到达角(DOA)联合估计算法。仿真实验表明,在出现多目标情况下,改进型双基地MIMO雷达具有更高的二维角度分辨力。通过将极化双基地MIMO雷达的收发阵列均配置为互质阵并在时域采用互质采样方式,提出了一种改进型极化双基地MIMO雷达,建立了信号模型并分别提出了基于平行因子-三线性分解(PARAFAC-TALS)和平行因子-四线性分解(PARAFAC-QALS)的目标多参数联合估计算法,可实现目标DOD、DOA、极化参数和多普勒频率联合估计。为进一步扩展阵列孔径,将极化双基地MIMO雷达的收发阵列均配置为嵌套阵并在时域采用嵌套采样方式,分别提出了基于PARAFAC-TALS和PARAFAC-QALS的多目标DOD、DOA、极化参数和多普勒频率联合估计算法。仿真实验表明,所提出的两种方法可获得更高的空间分辨力和多参数估计精度。

关键词： MIMO雷达参数联合估计非均匀阵列互质阵嵌套阵

移动通信网络中终端定位参数联合估计方法的研究

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移动通信网络中终端定位参数联合估计方法的研究

作者：李静北京交通大学

学位级别：硕士

在移动通信网络中,当不便使用GPS接收机定位或利用GPS接收机定位不经济的情况下,利用基站进行移动台的定位可以为用户提供多种服务,如紧急援助等。定位的方法主要是通过估算移动台发出的信号到达基站的时间、方向、强度来确定此基站附... 详细信息

在移动通信网络中,当不便使用GPS接收机定位或利用GPS接收机定位不经济的情况下,利用基站进行移动台的定位可以为用户提供多种服务,如紧急援助等。定位的方法主要是通过估算移动台发出的信号到达基站的时间、方向、强度来确定此基站附近的移动台的地理位置。由于无线信道存在着噪声干扰、多径传播、非视距传播、多址干扰等复杂因素的影响,使得在实际无线通信系统下的移动终端定位精度不高,很难达到理想的效果。因此,本文研究了几种定位参数估计方法,尤其是对参数的联合估计方法作了深入的研究。在信号到达方向(DOA)估计方法中,研究了两种DOA估计的子空间方法:MUSIC和ESPRIT方法。本文对这两种算法都进行了MATLAB仿真,通过仿真结果比较两种方法的优劣性。在信号到达方向和时间(DOA&TOA)联合估计方法中,研究了基于ESPRIT的参数联合估计方法。利用训练序列估计信道特性,然后利用二维ESPRIT算法和矩阵对角化等处理手段对多径信号的时延和角度进行了联合估计。MATLAB仿真结果说明了该方法的有效性。

关键词：无线定位参数联合估计 TOA DOA

反辐射导引头对捷变频雷达信号的二维DOA和极化参数联合估计

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电子世界 2020年第11期 89-92页

作者：刘正平中国西南电子技术研究所

为解决反辐射导引头所采用的极化敏感圆阵,难以对多个捷变频信号的二维波达方向(DOA)和极化参数进行精确估计的问题,提出一种对该信号进行二维波达方向和极化参数联合估计的方法。该算法首先估计接收信号的频率以构造变换矩阵,然后对接... 详细信息

为解决反辐射导引头所采用的极化敏感圆阵,难以对多个捷变频信号的二维波达方向(DOA)和极化参数进行精确估计的问题,提出一种对该信号进行二维波达方向和极化参数联合估计的方法。该算法首先估计接收信号的频率以构造变换矩阵,然后对接收信号进行预处理,将不同频率的导向矢量变换到同一参考频率,并得到该频率下的信号子空间,以实现同时估计多个捷变频雷达信号二维波达方向和极化参数的目的。该算法原理简单,适用于任意阵列,所需计算量少,易于工程实现。蒙特卡洛仿真实验,验证了算法的有效性和测角精度。

关键词：二维波达方向捷变频雷达参数联合估计极化参数信号子空间蒙特卡洛仿真圆阵参考频率

锥面共形阵列信源方位和极化参数的联合估计算法

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电子与信息学报 2011年第10期33卷 2407-2412页

作者：张树银郭英齐子森空军工程大学电讯工程学院西安710077

该文用交叉电偶极子对在锥面共形载体表面构造极化敏感阵列,在建立其快拍数据模型的基础上实现了信源方位和极化参数的联合估计。算法首先通过合理的矩阵变换将阵列流形中的信源方位和极化信息"去耦合",然后分别根据秩损理论和旋转不变... 详细信息

该文用交叉电偶极子对在锥面共形载体表面构造极化敏感阵列,在建立其快拍数据模型的基础上实现了信源方位和极化参数的联合估计。算法首先通过合理的矩阵变换将阵列流形中的信源方位和极化信息"去耦合",然后分别根据秩损理论和旋转不变子空间思想对其进行估计,最后通过一种轮换比对配对方法实现信源方位和极化参数的联合估计。Monte-Carlo仿真实验表明,所提算法可以很好地解决锥面共形阵列的多参数联合估计问题。

关键词：锥面共形阵列天线参数联合估计极化敏感阵列旋转不变子空间

共形阵列LFM信号DOA和极化参数的联合估计

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应用科学学报 2013年第3期31卷 252-258页

作者：张树银郭英齐子森苏令华空军工程大学电讯工程学院西安710077

利用分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)对线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号的能量匹配聚焦特性来简化共形阵列的数据模型,根据子空间拟合原理提出一种信源DOA和极化参数的去耦联合估计方法.直接进行DO... 详细信息

利用分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)对线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号的能量匹配聚焦特性来简化共形阵列的数据模型,根据子空间拟合原理提出一种信源DOA和极化参数的去耦联合估计方法.直接进行DOA估计涉及求解难度较大的多维多峰参数搜索过程,于是通过重构噪声子空间和流形矩阵建立了单峰的目标函数,然后用PSO算法估计信源方位角和俯仰角,在此基础上利用ESPRIT实现极化参数估计.仿真实验表明,去耦参数估计方法能在保证算法性能的前提下简化问题复杂度。

关键词：共形阵列天线子空间拟合粒子群优化参数联合估计线性调频信号

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估计声信号二维参数的免疫量子克隆算法

数据采集与处理 2010年第1期25卷 33-38页

作者：牛奕龙陈志菲孙进才王毅陶林伟西北工业大学航海学院西安710072 西北工业大学电子信息学院西安710072

信号相位匹配(SPM)原理同时估计信号方位和频率两参数时,因计算量大,需设置固定的搜索步长和频带范围。针对该问题,提出了一种利用免疫量子克隆算法(IQCA)对声源波达方向和频率二维参数进行快速联合估计的高分辨方法。将SPM原理的奇异... 详细信息

信号相位匹配(SPM)原理同时估计信号方位和频率两参数时,因计算量大,需设置固定的搜索步长和频带范围。针对该问题,提出了一种利用免疫量子克隆算法(IQCA)对声源波达方向和频率二维参数进行快速联合估计的高分辨方法。将SPM原理的奇异值分解(SVDSPM)判别准则作为具有双自变量(方位和频率)的适应度函数,并通过IQCA对该适应度函数进行非线性全局寻优,不仅实现了SPM的二维联合估计方法,而且加速了搜索最优参数的收敛过程。IQCA算法对SVDSPM的估计不仅提高了算法实时性,且与标准遗传算法(SGA)、免疫遗传算法(IGA)和量子进化算法(QEA)相比,大大提高了估计精度和稳定性。同时,双源估计的结果也表明本文算法在低信噪比下的性能优于MUSIC算法。

关键词：方位估计频率估计信号相位匹配原理参数联合估计免疫量子克隆算法

柱面共形阵列信源方位与极化状态的联合估计算法

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电波科学学报 2011年第6期26卷 1118-1125页

作者：张树银郭英齐子森空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077

针对柱面共形极化敏感阵列的结构特点建立了其导向矢量模型,以此为基础实现了信源方位与极化状态的联合估计。根据旋转不变子空间思想估计俯仰角和子空间原理、秩损理论,通过对阵列流形矩阵进行特定的形式变换,将其中隐含的信源方位信... 详细信息

针对柱面共形极化敏感阵列的结构特点建立了其导向矢量模型,以此为基础实现了信源方位与极化状态的联合估计。根据旋转不变子空间思想估计俯仰角和子空间原理、秩损理论,通过对阵列流形矩阵进行特定的形式变换,将其中隐含的信源方位信息与极化信息"去耦合",分别利用一维角度搜索和方程求解实现了两者的准确估计。仿真实验证明了算法的有效性。

关键词：柱面共形阵列天线参数联合估计旋转不变子空间极化敏感阵列