低频共形阵的宽带波束域高分辨方位估计方法

针对共形布阵技术,提出了适用于低频共形基阵的宽带波束域高分辨方位估计方法。首先利用基于二阶锥规划的波束优化技术设计适用于低频共形基阵的宽带恒定束宽波束形成器,然后用设计好的波束形成器对基阵输出数据进行空域预滤波,使宽带信号的不同频率分量能无失真地通过,同时抑制旁瓣区的干扰,最后针对滤波后的多波束输出采用波束域高分辨方位估计方法估计目标方位。由于基于二阶锥规划技术设计恒定束宽波束形成器仅需要对主波束进行拟合,提高了设计精度,减小了聚焦误差,从而提高了方位估计的性能。计算机仿真和湖上实验数据处理结果验证了该方法能有效地估计出水下低频宽带目标声源的方位。     

一种宽带高分辨MVDR有效算法研究

研究了一种低计算量的宽带最小方差无畸变波束形成(MVDR)算法,利用频移和线性相位FIR低通滤波对阵列接收信号的复包络作窄带分解,对各子带信号的基带信号作最小方差波束形成,所以可将原始信号的采样频率降到接近处理频段的带宽大小,选择信号主要能量频带,可以减少处理子带个数,大大降低了运算量。仿真和湖试数据分析结果证明了该方法的有效性,且对弱目标分辨性能较好。     

基于FFT与MUSIC的改进DOA估计算法

针对MUSIC算法在进行信号波达方向(DOA)估计时谱峰搜索运算量大的问题,提出了一种基于FFT多波束算法与MUSIC算法的联合DOA估计方法。该方法采用FFT多波束算法形成多个波束,近似估计信号DOA,获得对应波束指向,再利用MUSIC算法实现对信号DOA的精确估计。这样就只需在该波束指向对应的空域范围内搜索,减小了DOA估计的运算量。     

基于最小敏感度的广义线性自适应波束形成算法

常规最小方差无失真响应波束形成器对于非圆信号是次优的,且当训练样本数有限时,其性能有所下降。针对这一问题,提出了基于最小敏感度的广义线性自适应波束形成算法。算法以期望信号和干扰信号的非圆特性为基础,利用最小敏感度准则求得最优权矢量,提高了波束形成器的稳健性。计算机仿真结果表明,算法在低信噪比和小快拍数的情况下也具有较好的性能。     

滤波器相频误差对宽带波束形成的影响

宽带阵列采用自适应宽带波束形成来抑制空间宽带干扰,提高信干噪比SINR,但滤波器相频响应误差的存在会对自适应宽带波束形成的性能造成影响.以宽带信号和滤波器相频响应误差模型为基础、以自适应频域宽带渡束形成算法为例,分析了误差对自相关矩阵的秩以及SINR性能的影响.实验结果表明:滤波器相频响应误差会使自相关矩阵的秩增加、SINR性能下降.     

矢量阵相干宽带MVDR聚焦波束形成

研究了两种矢量阵相干宽带MVDR聚焦波束形成方法:CSS-MVDR聚焦算法和STMV聚焦算法。两种方法将相干宽带MVDR高分辨方位估计方法及矢量阵信号处理技术与聚焦波束形成相融合,较常规聚焦波束形成具有更高的分辨力和更低的旁瓣级,能解决左右舷模糊问题并提高处理增益,可有效提高辐射噪声源近场定位识别效果。两种方法均可直接处理相干宽带信号,对于实际水声信号具有更高的适用性,具有较高的工程应用价值。通过仿真研究验证了相干宽带聚焦算法具有优越的空间分辨能力。     

水声通信性能仿真中宽带波束形成软件的应用

将波束形成技术用于远程水声通信系统,可以提高接收信噪比。为了具体分析波束形成技术在水声通信中的应用,给出了用于任意阵形的宽带恒定束宽波束形成软件—SWARRAY。基于改进的自适应波束综合方法及时域宽带波束形成技术,软件可以合成各种运动状态下基阵的输出信号,为评估现实信道条件下波束形成技术在水声通信系统中的应用性能提供基础。结合直接序列扩频方案,验证了设计软件在水声通信仿真中的有效性。     

波束域的信号盲分离方法

现有的源信号盲分离方法大都是针对阵元输出信号进行的,各种干扰信号和观测噪声的影响使盲分离算法性能退化,甚至失效.为了提高低信噪比情况下的信号盲分离能力,提出一种新的信号盲分离方法,即先对阵元观测信号进行盲波束形成,而后利用波束输出信号实行盲分离.盲波束形成阶段既提高了盲分离输入信号的信噪比,又可降低盲分离模型的阶次,信号盲分离阶段不仅能进一步净化信号,还能分离同一波束内两个以上的源信号.采用多种情况的人工仿真混合信号进行实验,以评价新算法的性能,仿真结果表明新的盲分离方法优于各阶段算法.     

#br# 近场宽带LFM信号被动测向和测距方法

提出了一种采用分数阶傅里叶变换的聚焦波束形成被动定位方法,实现了水声近场宽带线性调频(linear frequency modulated, LFM)信号的被动测向和测距。建立了基于球面波模型的近场宽带LFM信号接收数据模型,应用分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)将LFM信号的时变阵列流形矩阵变换为固定阵列流形矩阵,结合近场声源的聚集波束形成技术,利用多重信号分类算法实现了对多个宽带LFM信号的方位与距离联合估计。数值仿真验证了该方法对水声目标方位和距离估计的有效性,并仿真分析信噪比、声源距离、声源个数等对该算法性能的影响。     

基于并行滤波器组和高阶累积量的扩频信号检测与估计

在非协作通信截获中,提出了一种有效的基于并行滤波器组和三阶累积量的扩频信号检测方法.滤波器组将输入信号细划成许多窄的频率通带,不仅在时频域完整的描述了未知信号,也改善了输出信噪比.采用三阶累积量估计器进一步抑制高斯噪声,并保留信号的有用信息,提高算法的检测能力.最后通过创建特征矩阵,实现扩频信号的参数估计.仿真实验表明,算法适用于低信噪比下的直接序列扩频扩信号检测,并能有效估计截获信号的载频和调制带宽.     

宽带MIMO雷达频率不变发射方向图快速综合方法

多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）雷达的波形分集能力带来了灵活的发射波束方向图设计方法。针对均匀线阵提出了一种基于频率不变波束形成法快速综合宽带MIMO雷达发射方向图的方法,该方法利用频率不变波束形成法求解宽带MIMO雷达发射波形的频谱,采用交替矩阵匹配法设计恒模的发射波形。与基于两级迭代的宽带方向图综合方法（wideband beampattern formation via iterative techniques, WBFIT）相比,该方法无需矩阵求逆且迭代次数明显减少,大大降低了计算复杂度。计算机仿真结果表明,该方法具有与WBFIT法相近的宽带方向图综合性能,计算时间只有WBFIT方法的10％左右。     

SRV constraint based FIB design for wideband linear array

Frequency-invariant beamformer (FIB) design is a key issue in wideband array signal processing. To use commonly wideband linear array with tapped delay line (TDL) structure and complex weights, the FIB design is provided according to the rule of minimizing the sidelobe level of the beampattern at the reference frequency while keeping the distortionless response constraint in the mainlobe direction at the reference frequency, the norm constraint of the weight vector and the amplitude constraint of the averaged spatial response variation (SRV). This kind of beamformer design problem can be solved with the interior-point method after being converted to the form of standard second order cone programming (SOCP). The computer simulations are presented which illustrate the effectiveness of our FIB design method for the wideband linear array with TDL structure and complex weights.     

一种基于信号子空间聚焦的宽带DOA估计算法

根据阵列采样获得的宽带信号带宽内各个频点的协方差矩阵进行特征值分解得到的信号子空间,提出了一种新的宽带聚焦DOA估计方法。直观地根据各个频点的信号子空间来构造聚焦矩阵,推导了最佳聚焦信号子空间。对新方法的性能分析表明,该方法的性能与双边变换(TCT)方法相同,并给出了证明。构造聚焦矩阵时新方法所用的矩阵维数小于TCT方法,因此新方法运算量小于TCT方法。仿真结果证明了算法的有效性。     

LFM信号时间-调频斜率分布交叉项抑制方法

分析了多线性调频信号的时间 调频斜率分布的交叉项,导出了交叉项的数学表达式,结合线性调频信号的特点,提出用Radon变换的交叉项抑制的方法,该方法具有运算量小的特点。仿真表明该方法能滤除绝大部分交叉项和噪声,且能用于低信噪比的场合。     

基于互质阵虚拟阵列空间平滑的相干信号DOA估计方法

针对相干信号波达方向(direction of arrival,DOA)以空间平滑方法为基础的算法中阵列孔径损失严重以及低信噪比环境下算法估计性能较差等问题,提出一种无需信源数先验信息的互质阵列相干信号DOA估计方法.首先,对互质阵列得到的协方差矩阵矢量化,在虚拟阵元空洞位置内插天线零元,重构协方差矩阵为Toeplit...     

基于LFM子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法

在宽带雷达目标回波信号的半实物计算中,需要同时满足实时性和仿真精度的要求。提出一种基于线性调频(linear frequency modulation,LFM)子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法,将LFM脉冲信号分成若干个窄带、短时线性调频子脉冲,通过计算各个子脉冲对应的目标回波信号,来重构全脉冲的宽带目标回波信号。采用这种方法可大幅度减少算法的运算量,显著降低了算法对硬件资源的要求,提高了算法的实时性。计算机仿真结果证明了方法的可行性并具有较高的计算精度。     

基于子频带分解的宽带信号干涉法测向算法

研究了宽带信号波达角的精确估计方法,提出了一种适合宽带信号的干涉法测向算法。该算法利用阵元间的延时估计波达角。先对信号作快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT),选取信号在6 dB带宽内的谱线,每根谱线看作一个单频信号,采用窄带鉴相方法对各单频信号分别鉴相并估计该频率点上的延时,最后对各延时估计值进行加权平均。证明了信号在各频率点上的能量与频率平方的乘积是最佳加权系数。本算法具有计算量小、算法简单等优点。延时估计的仿真性能接近克拉美-罗限。     

基于自适应量子粒子群算法的FIR滤波器设计

针对量子粒子群优化(quantum-behaved particle swarm optimization,QPSO)算法的参数控制方式,提出了一种自适应调节方法,该方法根据粒子之间的位置关系来设定参数值,给出了具体的设计思想与实现步骤。然后针对有限脉冲响应(finite impulse response,FIR)数字滤波器的优化设计实质,即多参数优化问题,通过适当的编码方式将改进的QPSO算法(adaptive QPSO,AQPSO)应用在其优化设计中,设计了低通和带通FIR数字滤波器。实验结果表明,AQPSO在收敛速度、鲁棒性及优化效果等方面都优于遗传算法(genetic algorithm,GA)、PSO算法及QPSO算法,说明了AQPSO算法的有效性和可行性。     

Low-complexity method for DOA estimation based on ESPRIT

A low-complexity method for direction of arrival (DOA) estimation based on estimation signal parameters via rotational invariance technique (ESPRIT) is proposed. Instead of using the cross-correlation vectors in multistage Wiener filter (MSWF), the orthogonal residual vectors obtained in conjugate gradient (CG) method span the signal subspace used by ESPRIT. The computational complexity of the proposed method is significantly reduced, since the signal subspace estimation mainly needs two matrixvector complex multiplications at the iteration of data level. Furthermore, the prior training data are not needed in the proposed method. To overcome performance degradation at low signal to noise ratio (SNR), the expanded signal subspace spanned by more basis vectors is used and simultaneously renders ESPRIT yield redundant DOAs, which can be excluded by performing ESPRIT once more using the unexpanded signal subspace. Compared with the traditional ESPRIT methods by MSWF and eigenvalue decomposition (EVD), numerical results demonstrate the satisfactory performance of the proposed method.