一种近场和远场混合信号源的分类和定位算法

首先将信号源的距离和到达角信息进行分离,构造出一个新的方向矩阵;利用此新的方向矩阵构造一个二阶协方差矩阵,并通过仅仅一维搜索获得了所有信号源的到达角.然后基于已得到的到达角信息,结合多重信号分类(MUSIC)算法,通过一维搜索将具有相同到达角的近场源和远场源进行了分离.最后,基于已获得的近场源的到达角信息,估计出了所有近场源的距离参数.此算法不需要构造高阶累计量、二维搜索和参数配对;所有的实现过程仅需一维搜索,计算量小,实现简便.数值实验证明了所提出算法的有效性.     

一种新的近场源定位算法

给出了一种近场源的到达角（DOA）和距离的二维参数联合估计算法.该算法利用四阶累积量矩阵的特征值估计DOA,通过在估计的DOA下进行有限的一维搜索得到距离估计.该算法将二维搜索降低为一维有限搜索,并提高了直接使用高阶累积矩阵估计信源位置的方法的距离估计精度.计算机仿真证实了该方法的有效性.     

基于四阶累积量的近场源多参数联合估计

提出了一种近场窄带信源多参数联合估计新方法,通过所构造四阶累积量矩阵的特征值及其特征向量就可以直接获得近场源频率、方位及距离三维参数的联合估计,无须峰值搜索,适用于任意高斯噪声环境．与现有方法相比,所提方法有效地避免了阵列孔径损失,而且算法简单高效．仿真综合结果表明了新方法的有效性．     

基于二阶统计量的近场源三维参数估计方法

针对近场三维参数估计方法计算量大的问题,提出了一种近场源的方位角、仰角和距离的三维参数估计方法.该方法利用在x-z平面十字阵列的结构特点和二阶统计量,估计信源的方位角、仰角和距离参数.将三维参数估计问题转化为多个一维搜索问题,从而减少了算法的计算量,并且无需参数配对,具有估计精度较高的优点.仿真实验表明,在信噪比大于0时,该方法能有效估计近场源的三维参数.     

基于电磁矢量阵列的非相关分布源DOA估计

提出了一种基于电磁矢量阵列(EMVSA)的非相关分布源(UD)DOA估计算法.建立了电磁矢量阵列非相关信号源模型(EMVSA-UD),同时考虑了分布源空域和极化域的分布特性,从而充分利用了分布源的信息.提出基于电磁矢量阵列的非相关分布源近似子空间算法(EMVSA-UD-ASSE),近似利用了信号子空间和噪声子空间的正交性,算法不需要进行特征值分解,避免了对UD确定有效信号子空间维数Me的困难.计算机仿真结果表明,EMVSA-UD合理,EMVSA-UD-ASSE稳定有效.     

宽带循环平稳近场源定位算法

提出一种基于极化敏感阵列的宽带循环平稳近场源方向角和距离二维参数估计算法.采用均匀线阵,根据阵列偶极子对的输出数构造循环自相关矩阵,通过传播算子理论分解子空间,估计噪声子空间的最小二乘解,进而构造MUSIC空间谱函数,通过谱峰搜索估计信源的位置信息.仿真试验证明了本文算法的有效性.     

无须阵列校准的一种来波方向估计算法

针对高频地波雷达回波信号的特点,提出了一种基于4阶累积量的阵列无源校正的方法.利用海面上检测到的点目标的一维远场窄带信息构建虚拟DOA(direction of arrival)矩阵,利用冗余信息在低信噪比、短数据情况下进行高分辨阵列测向.该算法利用方程组求解,而不需搜索最优解,极大减少了计算量,便于实时跟踪.同时在处理阵列测向问题时,具有抗噪能力强、阵列孔径扩展和对DOA估计的选择性等功能.实验结果证明:在低信噪比和短数据的情况下,该方法具有可行性和工程应用性.     

基于麦克风阵列多声源定位的新方法

针对传统方法不能准确地测量远场多声源位置的问题,提出了在近场和远场都能用的多声源定位新方法.该方法采用两个L型麦克风阵列,在每个阵列通过多声源的频率及到达角的联合估计求得信号源的夹角,基于每个信号源的夹角对估计多声源的位置.通过仿真实验验证了该方法在近场、远场都能准确地测量多声源位置,通过调节两个L型麦克风阵列之间的距离能得到误差在5%以下的声源定位精度.     

基于中心对称圆阵的不相关源和相干源的DOA估计

基于中心对称的圆阵,提出了一种针对不相关源和成对相干源的波达方向(DOA)估计方法.这是一种分两步估计的方法,首先利用阵列流形的唯一性条件估计出不相关源;然后通过构造中心对称的阵列流形来去除不相关源的干扰,同时达到去除成对相干源相干性的目的.这种方法简单有效,由于直接在阵元空间进行估计而不需要进行波束变换,因此具有较高的估计精度.仿真实验结果验证了该方法的有效性.     

基于两个L型阵列的远场多声源定位方法

针对传统方法不能准确地测量远场多声源位置的问题,提出了在近场和远场都能用的多声源3D定位新方法.该方法采用两个L型麦克风阵列,在每个阵列通过多声源的频率及到达角的联合估计求得信号源的夹角,基于每个信号源的夹角对估计多声源的位置.通过仿真实验验证了该方法在近场、远场都能准确地测量多声源位置,通过调节两个L型麦克风阵列之间的距离能得到误差在5%以下的声源定位精度.     

Estimation of DOA and polarization with COLD sensors based on quaternion model

The quaternion multiple signal classification (Q-MUSIC) algorithm generally requires four-dimensional spectral peak search to estimate the direction of arrival (DOA) and polarization parameters, which would result in the huge computation burden. A dimension reduction Q-MUSIC algorithm (DRQ-MUSIC) based on L-shaped array is presented to reduce the computational complexity in this paper. The proposed algorithm divides the steering vector into three parts, and estimates each part separately, thus DOA and polarization parameters can be estimated only by N times one-dimensional spectral peak search, where N denotes the sources number. Besides, pair match is not required. Finally, simulation examples demonstrate the effectiveness and feasibility of the proposed algorithm.     

4-D parameter estimation of narrowband sources based on parallel factor analysis

A novel algorithm is presented in this paper to jointly estimate frequency, two-dimensional （2-D） direction-of-arrival （DOA）, and range of near-field narrowband sources. The proposed method extends the parallel factor （PARAFAC） analysis model from the common data- and subspace-domain to the cumulant one, and forms three-way arrays by using the five cumulant matrices obtained from the array outputs, and analyzes the uniqueness of low-rank decomposition of the three-way arrays, then jointly estimates source parameters via the low-rank decomposition. In comparison with the conventional methods, the proposed method alleviates the loss of the array aperture, and avoids pairing parameters. What is more important, this algorithm can deal with mixed far-field and near-field sources. Finally, the simulation results validate the performance of the proposed method.     

基于L阵的分布式信源二维波达方向估计算法

研究了将相干分布式信源积分形式的方向向量化简为点信源方向向量与实向量的Schur-Hadamard积的方法,提出了一种基于L阵的相干分布式信源二维波达方向分离估计算法.利用阵列结构的特点首先估计仰角,然后构造基于Schur-Hadamard积的二阶统计量估计方位角,所利用的二阶统计量对噪声不敏感,具有较好的信噪比性能.该算法将二维波达方向联合估计简化为两步一维估计,有效降低了计算量.仿真实验验证了所提算法的有效性.     

阵列误差下宽带信号DOA估计自回归迭代算法

本文基于MMSE准则提出一种新的在随机阵列误差条件下宽带信号波达方向(DOA)估计算法,并分析了随机阵列误差对算法的影响。将含有阵列误差的宽带信号通过窄带滤波器组转化为窄带信号,在MMSE准则下采用自回归迭代方法恢复窄带信号的稀疏表示,由此得到信号源个数和DOA估计。新算法不仅有超分辨率能力,而且不需要预先知道信号源个数,此外还能对相干信号进行DOA估计,对阵列误差有比相干子空间法更好的稳健性。计算机仿真验证了算法的有效性和稳健性。     

双基地FDA-MIMO雷达角度、距离及速度联合估计方法

在传统的相控阵雷达中,由于受到脉冲重复周期(PRF)的限制,距离估计精度和速度估计精度往往难以同时得到提高。该文将频控阵(FDA)和双基地多输入多输出(MIMO)雷达相结合,提出了一种基于双基地FDA-MIMO雷达的角度、距离及速度联合估计方法。由于采用了FDA技术,雷达的发射矢量中包含了目标的角度、距离甚至速度信息。考虑到发射矢量中距离-速度的耦合现象,该文提出了基于子阵的波形设计和相应的解耦合方法。然后利用ESPRIT算法和基于FDA的解模糊方法,对目标的发射角(DOD)、接收角(DOA)、距离和速度进行无模糊估计。另外,该文推导了该方法下参数估计的克拉美罗界(CRB)并分析了其性能。最后,仿真结果验证了所提出方法的能够对目标的角度、距离和速度进行无模糊的联合估计。     

基于MUSIC算法的圆柱共形阵DOA估计

柱面共形阵由于其载体曲率的影响,导致在利用经典MUSIC(Multiple Signal Classification)算法进行DOA(Direction-of-Arrival)估计时,导向矢量与噪声子空间不正交,算法性能严重下降甚至失效。在考虑载体遮挡效应的同时,结合阵元的方向性,通过对导向矢量进行重构,解决了导向矢量与噪声子空间不正交这一问题。对比子阵分割MUSIC算法,进行了Monte Carlo仿真验证,分析了有向阵元MUSIC算法的估计性能。最后以多层圆柱阵为例对4个从不同方向入射的信源进行了DOA估计仿真验证。仿真结果表明：该方法具有分辨力高,估计精度高的优点,证明了该方法的有效性和高估计性能。     

一种基于Toeplitz矩阵重构的波达方向估计新算法

为了提高空间谱中信号与噪声的区分度以及改善传统Toeplitz矩阵重构算法在进行波达方向(direction of arrival,DOA)估计时的精度,本文提出一种新的基于Toeplitz矩阵重构的DOA估计算法。首先将观测数据估计的自相关矩阵预处理得到数据向量,并基于数据向量进行Toeplitz矩阵重构;再对重构后的矩阵进行奇异值分解,得到信号子空间和噪声子空间;最后同时利用信号子空间和噪声子空间进行空间谱估计。结果表明:无论是相干源还是非相干源的DOA估计,该算法估计精度均优于传统Toeplitz算法,在非相干源的DOA估计精度性能与多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法一致,并在处理相干信源个数能力与传统Toeplitz算法相同。     

基于内插阵列变换的相干源测向方法研究

利用内插阵列变换和前/后向空间平滑技术在阵列信号处理中的优点,提出了一种对相干信源进行超分辨测向的有效方法.该方法首先在不同的内插区间将均匀圆阵虚拟成等距均匀线阵,使其阵列流型具有Vandermonde矩阵形式,然后使用基于前/后向空间平滑技术的MUSIC算法对相干信号的波达方向进行有效地估计.该方法的主要优点在于,当相干信源数多于阵元数时仍可有效地估计出相干信源的二维波达方向,并且可实现全方位、无模糊的角度估计.计算机仿真证明了其有效性.     

基于时延估计的远场被动声源定位算法

现有的基于时延估计的声源定位算法大多假定声源是近场源,而在手机等手持式声源定位设备这种小尺度传声器阵列的应用场景中,声源主要为远场源。传统的基于时延估计的声源定位算法在处理远场源时,效果不佳。为了实现在该类情景中快速而准确地定位,提出一种适用于远场源的定位算法;同时提出一种用于计算广义互相关-相位变换(generalized cross correlation phase transformation, GCC-PHAT)时延估计结果置信度的算法,置信度用于估算时差(time difference of arrival, TDOA)协方差矩阵和选用传声器对。将传声器视为节点,用置信度表示节点间的距离。将传声器对的选用问题转化为图论中的路径规划问题,即寻找经过所有节点的最长路径。MATLAB仿真实验结果表明：当声源归为远场源时,与传统Chan算法相比,本文提出的远场定位算法在准确度和精度方面都有很大优势。采用基于路径规划的传声器对筛选算法后,远场定位算法将具有优异的抗干扰能力,在低信噪比或者高混响时间等恶劣声学环境下,也具有令人满意的定位效果。