基于四阶累积量切片的高分辨方位估计方法研究

推导了水下阵列信号的四阶累积量切片与具有相同目标个数、方位角及相应幅度的信号相关函数的关系,把高分辨信号子空间类方法的正交化原理及旋转子空间不变原理引入累积量域,得到基于四阶累积量切片的高分辨方法.仿真结果表明,这类方法在高斯噪声中具有良好的统计性能,是实现高分辨方位估计的有效方法.     

基于稀疏表示的平行互素阵二维测向方法

针对传统平行阵二维测向自由度低问题,提出一种改进型平行互素阵,基于稀疏表示方法和最小二乘法来估计目标方位。该方法首先利用改进型互素阵构建双平行稀疏阵列,计算平行互素阵的互协方差矩阵。然后通过矢量化处理,利用重排,去冗余处理生成较大孔径的虚拟阵列,将二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计问题降维为一维DOA估计问题。进一步将一维DOA估计问题转为复数信号稀疏重构问题,并利用二阶锥规划来进行求解,通过峰值搜索得到方位角信息。最后利用方位角来构建方向矩阵,通过最小二乘方法求解俯仰角。该方法可以在没有目标先验信息的条件下,能够准确估计目标方位,且能够实现自动配对。相比传统的平行均匀线阵以及平行互素阵,该方法扩展了阵列虚拟孔径,提高了估计精度,能够辨识更多的目标源。实验仿真验证了该方法的有效性。     

基于水声矢量传感器阵的波达方向估计

推导了基于水声矢量传感器阵的Bartlett和Capon空间谱的解析表达式，并与标量传感器的空间谱相比较，分析了基于矢量传感器阵的两种DOA估计方法对阵列定向性能的改善，并给出了数字算例。     

水下多目标定向高分辨阵列处理的计算机仿真方法研究

应用计算机仿真方法研究了几种的水下多目标定向高分辨阵列处理方法的统计性能，为水下多目标定向研究提供了重要的研究方法和手段。子空间类方法、ESPRIT和WSF是几种典型的高分辨方位估计方法，它们具有良好的统计性能。我们在以往研究的基础上，针对两个目标和三个目标情况，通过仿真研究了这些高分辨方法的分辨能力和估计精度，得到了各方法的分辨概率及均方误差随信噪比变化规律，这些仿真结果为水下多目标定向提供了依据。     

伪波束域四阶累积量切片高分辨方位估计法

在低信噪比或空间非白噪声情况下,基于信号二阶统计量的高分辨方法,性能变差较快。在基于四阶累积量切片MUSIC方法的基础上,结合波束域高分辨方法的思想,提出了一种四阶累积量切片伪波束域高分辨方位估计方法。分析表明,高阶累积量的运用有效抑制了空间高斯白噪声和有色噪声;波束域方法的运用有效滤除了部分空间噪声,增强了方法的稳健性。仿真结果表明,相比基于四阶累积量切片的MUSIC方法,所提出的方法在高斯白噪声和有色噪声中,有效提高了低信噪比情况下的方位估计精度,降低了目标的分辨门限。     

水下目标宽带高分辨方位估计方法的性能研究

针对水下宽带处理的应用，研究了宽带高分辨方位估计的相干信号子空间处理方法（CSS）。应用子空间扰动分析研究了宽带CSS法的统计性能，得出了宽带CSS法方位估计误差随信噪比变化的关系。通过计算机仿真，得到了宽带CSS法的分辨概率和均方误差曲线，以及噪声背景和混响背景中CSS法的统计性能曲线。研究结果表明：宽带CSS法估计精度高，方位估计均方误差达到宽带CRB；分辨门限低，抗混响能力强，是实现水下目标宽带高分辨方位估计的有效方法。     

未知信源数目条件下的水下多源方位估计

在水下多源探测与跟踪系统中,信号源数目估计不准确对波达方向估计以及整个系统性能会产生严重影响.研究了未知信源数目条件下的水下多源方位估计问题,应用全空间加权修正.算法和投影分解修正算法,实现了信源数目未知时目标方位的准确估计.理论分析和计算机仿真实验研究了这两种方法的性能,结果表明这两种方法有良好的估计效果,而且后者相对于信号源数目精确已知时的MUSIC算法在低信噪比时具有更高的稳健性.     

基于矢量传感器阵列空间谱DOA估计

研究了两种典型的空间谱估计方法在水声矢量传感器阵列定向中的应用，推导了空间谱的解析表达式，与标量传感器阵相比，基于矢量传感器阵列空间谱的DOA估计方法对阵列定向性能有明显改善，数值算例证明了这一点。     

水下多目标跟踪半实物仿真研究

针对水下多目标跟踪的实际过程,完成了水下多目标海洋环境建模,并建立了水下多目标定位和跟踪仿真模型;提出了水下多目标跟踪半实物仿真方法,该方法应用静态长线阵和多目标信号源在水池实现了多目标和跟踪体之间的相对运动的仿真;在DSP系统上实现了多目标定位与跟踪算法.进行了3个目标的半实物仿真,仿真结果表明：该系统不仅能模拟水下多目标跟踪海洋环境,而且能对水下多目标进行有效地定位与跟踪,为水下多目标跟踪进一步实际工程应用提供了依据,具有重大工程应用价值.