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宽带相干信号DOA和极化参数联合估计方法

系统工程与电子技术 2023年

作者：王栗沅何华锋韩晓斐何耀民李震火箭军工程大学导弹工程学院

针对宽带相干信号下波达角和极化参数的联合估计问题，提出了一种低复杂度的参数估计方法。该方法首先通过轴向虚拟平移对圆阵接收信号进行平滑，而后对平滑后的自相关矩阵进行聚焦；之后联合聚焦后的自协方差矩阵和平滑后的互协方差矩... 详细信息

针对宽带相干信号下波达角和极化参数的联合估计问题，提出了一种低复杂度的参数估计方法。该方法首先通过轴向虚拟平移对圆阵接收信号进行平滑，而后对平滑后的自相关矩阵进行聚焦；之后联合聚焦后的自协方差矩阵和平滑后的互协方差矩阵构造极化波达方向矩阵；然后通过该矩阵的特征值和特征向量，经闭合式求解出入射信号的波达角和极化参数。所提算法实现了估计参数的自动配对，无需谱峰搜索计算量小，且仅需三个阵元即可实现参数估计，能够节约硬件资源。仿真实验从复杂度、有效性和稳健性三个方面验证了算法的可行性。

关键词：阵列信号处理宽带阵列相干信源参数估计极化波达方向矩阵

强干扰背景下基于局部空间差分算法的相干目标DOA估计

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空军工程大学学报（自然科学版） 2022年第2期23卷 34-38,45页

作者：林斌胡国平郑桂妹周豪空军工程大学防空反导学院西安710051

针对传统算法对强干扰背景下相干目标的波达方向(direction of arrival,DOA)估计效率低、精度不高等问题,在构造干扰阻塞矩阵消除特定方向强干扰的基础上,基于局部空间差分算法进行相干目标的DOA估计。首先通过接收信号矩阵的角度信息... 详细信息

针对传统算法对强干扰背景下相干目标的波达方向(direction of arrival,DOA)估计效率低、精度不高等问题,在构造干扰阻塞矩阵消除特定方向强干扰的基础上,基于局部空间差分算法进行相干目标的DOA估计。首先通过接收信号矩阵的角度信息构造阻塞矩阵来剔除协方差矩阵的强干扰信息,然后利用局部空间差分算法将协方差矩阵划分为若干子阵,从而充分提取有效信息并实现解相干,最后利用线性算子算法完成对目标的DOA估计,避免高复杂度的谱峰搜索。结果表明:该算法有效提高了数据利用率,有较好的解相干效果,能够在不同的信噪比和快拍数条件下获得比传统算法更低的估计偏差和更高的成功概率。

关键词：相干信源强干扰信号阵列信号处理局部差分算法波达方向估计

分离式长电偶极子稀疏阵列的相干信号多维参数联合估计

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电子与信息学报 2021年第9期43卷 2695-2702页

作者：李槟槟张袁鹏陈辉杜庆磊刘维建张明亮郑桂妹张栋空军预警学院武汉430019 空军工程大学西安710051 中国人民解放军93557部队石家庄050700 中国人民解放军66135部队北京100041

由长电偶极子或大磁环组成的大尺寸电磁矢量传感器(ElectroMagnetic Vector Sensor, EMVS)比小尺寸EMVS辐射效率更高,研究其参数估计算法有助于推动EMVS的实装化应用。该文针对分离式长电偶极子稀疏阵列相干目标参数估计问题,提出高精... 详细信息

由长电偶极子或大磁环组成的大尺寸电磁矢量传感器(ElectroMagnetic Vector Sensor, EMVS)比小尺寸EMVS辐射效率更高,研究其参数估计算法有助于推动EMVS的实装化应用。该文针对分离式长电偶极子稀疏阵列相干目标参数估计问题,提出高精度无模糊的多维参数闭式解算法。首先利用空域旋转不变性和单个矢量传感器内部属性得到方向余弦的高精度周期性模糊估计值,然后借助单个矢量传感器导向矢量推导出2维波达方向粗估计值,最后通过解模糊得到高精度无模糊的多维参数估计值。该方法规避了传统极化平滑算法的极化信息损失和迭代搜索过程,且能实现参数自动配对。计算机仿真结果表明了所提算法在分离式长电偶极子线阵中解相干的有效性。

关键词：分离式长电偶极子空间平滑相干信源参数估计

非均匀噪声条件下考虑互耦效应的DOA估计方法

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吉林大学学报（工学版） 2019年第5期49卷 1706-1714页

作者：王洪雁房云飞朱圣棋裴炳南大连大学辽宁省北斗高精度位置服务技术工程实验室辽宁大连116622 大连大学大连市环境感知与智能控制重点实验室辽宁大连116622 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071

针对非均匀噪声和互耦条件下相干信号辨识性能较差的问题,提出一种基于非均匀噪声协方差矩阵和互耦系数重构的DOA估计方法。首先,利用最小二乘理论并通过迭代优化方法恢复互耦意义下的无噪声信号协方差矩阵;然后,依据信号子空间原理,并... 详细信息

针对非均匀噪声和互耦条件下相干信号辨识性能较差的问题,提出一种基于非均匀噪声协方差矩阵和互耦系数重构的DOA估计方法。首先,利用最小二乘理论并通过迭代优化方法恢复互耦意义下的无噪声信号协方差矩阵;然后,依据信号子空间原理,并通过估计不相关信号角度重构互耦系数矩阵,进而获得互耦补偿后的无噪声信号协方差矩阵;最后,通过传统空间平滑方法获得解相干信号,并利用MUSIC算法实现DOA参数估计。数值仿真表明:与仅考虑相干信源、非均匀噪声或互耦的传统DOA估计算法相比,本文算法可较好地抑制非均匀噪声,克服了互耦场景下传统空间平滑算法解相干失效问题,并可显著改善非均匀噪声和互耦条件下相干信源的DOA估计性能。

关键词：通信技术波达方向非均匀噪声互耦相干信源空间平滑最小二乘

基于均匀圆阵Toeplitz矩阵集重构解相干算法

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吉林大学学报（工学版） 2020年第4期50卷 1522-1531页

作者：张薇韩勇闫锋刚刘帅王军金铭哈尔滨工业大学电信学院哈尔滨150001 北方民族大学电信学院银川750021 哈尔滨工业大学(威海)信息工程研究所山东威海264209

针对目前均匀圆阵相干信源波达方向估计的矩阵重构算法仅利用部分阵列接收数据的相关或协方差矩阵部分元素进行重构造成信息利用不完整的问题,提出一种改进Toeplitz矩阵重构算法。利用模式空间变换后的数据协方差矩阵所有行元素信息构... 详细信息

针对目前均匀圆阵相干信源波达方向估计的矩阵重构算法仅利用部分阵列接收数据的相关或协方差矩阵部分元素进行重构造成信息利用不完整的问题,提出一种改进Toeplitz矩阵重构算法。利用模式空间变换后的数据协方差矩阵所有行元素信息构造包含阵元完整相关矩阵信息的Toeplitz矩阵集,经与Hermitian转置矩阵相乘及正反向平滑运算得到满秩数据协方差矩阵。该算法能够直接结合子空间类算法实现相干信号的角度估计,无需平滑算法广义特征值分解,同时解决了目前模式空间矩阵重构算法因忽略相位差变化造成的估计性能下降甚至失效问题。计算机仿真结果验证了本文算法的有效性。

关键词：阵列信号处理波达方向相干信源 Toeplitz矩阵均匀圆阵

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非平稳噪声下相干信源MIMO雷达角度估计

西安电子科技大学学报 2018年第4期45卷 174-180页

作者：宫健楼顺天郭艺夺张伟涛西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 空军工程大学防空反导学院陕西西安710051

为解决非平稳噪声、多径效应和相干电子干扰下多输入多输出雷达角度估计问题,提出了一种基于斜投影算子和Teoplitz矩阵重构的角度估计方法.通过Toeplitz重构把非平稳噪声转化为高斯白噪声,再用斜投影算子排除非相干信源,实现对相干信源... 详细信息

为解决非平稳噪声、多径效应和相干电子干扰下多输入多输出雷达角度估计问题,提出了一种基于斜投影算子和Teoplitz矩阵重构的角度估计方法.通过Toeplitz重构把非平稳噪声转化为高斯白噪声,再用斜投影算子排除非相干信源,实现对相干信源的角度估计.该方法没有阵列孔径损失,可适用于任意阵列结构,且信源过载能力和阵元节省能力较强.最后通过仿真验证了该算法比多级维纳滤波器算法更适合于低信噪比的情况.

关键词：相干信源非平稳噪声多输入多输出雷达角度估计

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基于协方差拟合的离格气体泄漏源定位方法

电子器件 2023年第2期46卷 478-484页

作者：李鹏单钰强南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学滨江学院自动化学院江苏无锡214105 南京信息工程大学江苏省气象传感网技术工程中心江苏南京210044

针对网格划分类算法导致的量化误差影响估计性能以及相干信源下难以准确定位的问题,提出了一种基于协方差拟合的离格气体泄漏源定位方法。利用协方差拟合准则重构出泄漏源在相干信号下的协方差矩阵,使其恢复Toeplitz特性,引入以L_(2)范... 详细信息

针对网格划分类算法导致的量化误差影响估计性能以及相干信源下难以准确定位的问题,提出了一种基于协方差拟合的离格气体泄漏源定位方法。利用协方差拟合准则重构出泄漏源在相干信号下的协方差矩阵,使其恢复Toeplitz特性,引入以L_(2)范数作为约束条件的离格模型,将恢复出的协方差矩阵与离格模型进行联合估计。最后利用泄压阀模拟气体管道泄漏的发生,对比低信噪比及相干信源下的仿真结果。实验分析表明:该方法虽然对快拍数依赖稍显敏感但是弥补了相干信源下传统稀疏恢复类算法的失效问题,同时在低信噪比情况下依然能够准确进行角度估计,为复杂环境下的气体泄漏监测提供了新的思路。

关键词：离格稀疏重构协方差拟合相干信源波达方向(DOA)估计

基于托普利兹矩阵集重构的相干信源波达方向估计

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吉林大学学报（工学版） 2020年第2期50卷 703-710页

作者：张薇韩勇金铭乔晓林哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001 北方民族大学电信学院银川750021 哈尔滨工业大学(威海)信息工程研究所山东威海264209

针对常规相干信源波达方向估计托普利兹矩阵重构算法仅利用部分阵列接收数据的互相关或协方差矩阵进行重构,信息利用不完整且部分算法需去噪声处理等问题,提出一种改进托普利兹矩阵重构算法。利用阵元接收数据矢量构造包含阵元完整相关... 详细信息

针对常规相干信源波达方向估计托普利兹矩阵重构算法仅利用部分阵列接收数据的互相关或协方差矩阵进行重构,信息利用不完整且部分算法需去噪声处理等问题,提出一种改进托普利兹矩阵重构算法。利用阵元接收数据矢量构造包含阵元完整相关矩阵信息的托普利兹矩阵集,通过Hermitian转置矩阵修正及正反向平滑运算得到满秩矩阵,并结合运算量低的ESPRIT算法实现相干信号角度估计,同时避免去噪声处理。计算机仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：信息处理技术波达方向相干信源托普利兹矩阵均匀线阵

电磁矢量阵中基于PARALIND分解的相干DOA估计算法

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数据采集与处理 2019年第4期34卷 697-705页

作者：徐乐张小飞林新平周梦婕南京航空航天大学电子信息工程学院

将电磁矢量传感器阵列参数估计问题与平行线性相关剖面模型(Parallel profiles with lineardependencies,PARALIND)相结合,利用PARALIND分解,提出了一种线性电磁矢量阵中相干信号波达方向(Direction of arrival,DOA)估计算法。该算法能... 详细信息

将电磁矢量传感器阵列参数估计问题与平行线性相关剖面模型(Parallel profiles with lineardependencies,PARALIND)相结合,利用PARALIND分解,提出了一种线性电磁矢量阵中相干信号波达方向(Direction of arrival,DOA)估计算法。该算法能够实现对电磁矢量阵中相干信源的角度估计,同时能得到相应的相干系数矩阵,其估计过程无需谱峰搜索,对均匀线阵以及非均匀线阵都适用。该算法角度估计性能优于传统的前后向平滑借助旋转不变性进行信号参数估计(Forward backwardspatial smoothing-estimation of signal parameters via rotational invariance techniques,FBSS-ESPRIT)算法和前后向平滑传播算子(Forward backward spatial smoothing-propagator method,FBSS-PM)算法,且对于角度相隔较近的相干信源,该算法也能进行有效的辨识与估计。

关键词： PARALIND分解波达方向电磁矢量传感器相干信源