基于JADE-斜投影的鲁棒波束形成算法

针对矩阵重构类波束形成算法对阵列幅相误差敏感的问题,提出一种基于盲源信号分离和斜投影的矩阵重构鲁棒波束形成算法。首先,依靠盲源分离技术得到接收信号和混合矩阵,结合期望信号先验信息完成混合矩阵中信号导向矢量的搜索。然后,利用盲源分离得到的信号协方差矩阵完成阵列幅相误差估计。最后,基于幅相误差校准的混合矩阵和斜投影思想,构建各干扰的斜投影算子,将接收数据分别向干扰斜投影空间进行投影,得到对应的干扰信号,完成干扰噪声协方差矩阵重构。仿真结果表明,所提方法对阵列幅相误差具有较好的鲁棒性,验证了算法的有效性。     

基于伪信噪比最大化的盲源分离算法

针对电子战中各种信号混叠严重、难以分离的现象,提出一种新的瞬时线性混叠信号的盲源分离算法。该算法从独立信号完全分离时信噪比最大出发,用单位对称滑动权向量加权分离信号作为源信号,建立基于源信号和噪声信号协方差矩阵的伪信噪比目标函数,并将目标函数的寻优过程转换为求解广义特征值的问题。和经典的信息理论方法相比,该算法是一种全局最优的盲源分离算法,它不需要任何迭代运算,具有非常低的计算复杂度。仿真结果证明,该算法能够更加有效地分离线性混叠的雷达信号和通信信号。     

独立源与相干源并存的信源数估计

大多数子空间类谱估计算法,需要预先估计信源个数,而且当信号源相干或强相关时,不能直接应用基于信息论的估计方法。针对接收信号为独立源与相干源并存的情况,提出一种新的基于矩阵重构的信源数估计算法。算法利用各个阵元接收数据与参考阵元接收数据的互相关信息,构造一个Toeplitz等效协方差矩阵解相干。理论分析证明,相比于复信号解相干的常规Toeplitz矩阵重构方法,算法节省一半的阵列孔径,而且对噪声发散性有一定抑制作用。基于此构造矩阵采用特征子空间投影与特征值加权的方法构造判决函数来估计信源个数,仿真结果表明,算法在独立源和相干源并存的情况下,能准确估计出信源个数,性能优于空间平滑Akaike信息论准则法和空间平滑最小描述长度法。     

基于人工噪声多用户MIMO系统的窃密算法

人工噪声是一种保障无线通信系统物理层安全的有效策略。现有针对基于人工噪声保密系统的窃密算法仅适用于单用户多输入单输出系统,该文针对这一问题,提出了两种适用于多用户多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)系统的窃密算法。首先通过基于人工噪声的多用户MIMO系统模型与盲源分离线性混合模型的比对,提出了基于盲源分离理论的窃密思路,其次通过改进两种盲源分离算法中的分离矩阵以及选择的非线性函数结构,消除了原始算法估计秘密源信号出现的相位模糊性,同时对每一步迭代中的分离矩阵进行归一化,避免了幅度的不确定性。仿真结果表明,所提两种方法在有效窃密的同时具有较低的计算复杂度,另外,当窃听天线数目越多时,窃密效果越好。     

基于混合聚类和网格密度的欠定盲矩阵估计

欠定盲矩阵估计是欠定盲源分离的关键技术,其估计结果直接影响源信号的分离精度。针对目前欠定盲矩阵估计算法稳定性差、估计精度不高的缺点,提出了一种基于混合聚类和网格密度的新算法。该算法利用基于人工蜂群算法和K-均值的混合聚类方法对信号数据进行聚类,提高聚类结果的稳定性;利用网格密度法修正每一类的聚类中心,提高混合矩阵的估计精度。实验结果表明,所提算法在稳定性和估计精度方面都比传统欠定盲矩阵估计算法有了明显改善。     

基于累积张量分解的雷达信号欠定盲分离算法

针对时域和频域不充分稀疏条件下的雷达信号欠定盲分离问题,提出了基于信号不同时延的累积量与三阶张量分解估计混合矩阵的方法,并通过修正子空间投影算法完成对雷达源信号的恢复。首先将混合信号的四阶累积量表示成三阶张量,利用三阶张量分解获得混合矩阵估计值;通过求解雷达源信号任意时频点处对应的估计矩阵的列矢量,得到该时频点处最优超定矩阵的伪逆并恢复源信号。该算法可以解决复杂电磁环境下时频域同时混叠的雷达信号盲分离问题,仿真结果表明与现有算法相比提高了盲分离中混合矩阵估计性能和源信号恢复性能。     

基于粒子群优化算法的稀疏信号盲分离

把粒子群优化算法应用于稀疏信号盲分离中,采用基于粒子群优化算法的聚类算法来估计混合矩阵;然后利用粒子群优化算法在求解具有线性约束优化问题时,只需在初始化时粒子满足线性约束条件,无须做其它处理的特点来求解稀疏源信号,从而给出了一种基于粒子群优化算法的稀疏信号盲分离算法。该算法计算量小,精度较高。仿真结果表明该算法是有效的,具有良好的分离性能。     

基于阵列接收模型的宽带盲源分离算法

针对传统盲分离算法对宽带信号不适用的问题,提出了一种基于阵列接收模型的宽带盲源分离算法。该算法以子带分解的方法实现了瞬时复值盲分离方法在宽带情形下的扩展。针对扩展过程中可能出现的子带间次序模糊及子带内幅度模糊的问题,利用阵列接收情况下分离矩阵与混合矩阵的特点,提出了一种基于波达方向(direction of arrival, DOA)估计的次序调整及幅度去模糊方法。仿真结果表明,该算法不仅能有效地分离宽带信号,而且可准确地恢复出信号幅度。     

基于解析振速的ESPRIT算法

基于声矢量传感器在二维平面波入射时的输出信息,提出了其"解析振速"的输出模型,将目标的方位信息蕴含在输出信号的相位之中,并由此得到了矢量阵的输出模型.当ESPRIT算法应用于矢量阵时,由于矢量阵的内禀属性,旋转矩阵不再与阵型和信号的频率有关,只与目标方位信息有关,从而能够实现任意阵型全空间的无模糊测向.理论分析和仿真表明:本算法无需先验已知阵型;单声矢量传感器也可以应用ESPRIT算法,且此时其性能逼近克拉美-罗界.湖试表明本算法是有效的.     

基于特征值检测的多天线盲频谱感知算法的研究(英文)

在多天线感知场景中噪声不确定和信号相关现象可能同时存在,经典的基于能量检测(ED)感知性能将急剧恶化。利用多天线接收信号存在的相关特性,提出一种基于取样协方差矩阵(SCM)特征值的盲频谱感知方法。新方法无需噪声方差、主信号和无线信道的信息参与感知过程。与经典的能量检测方法相比,由于无需噪声方差参与感知节点的判决过程,新方法的感知性能对噪声不确定性具有良好的鲁棒性。利用多元统计理论和随机矩阵理论(RMT)获得了相应的理论判决门限。仿真结果表明新算法比基于ED的感知算法具有更好的误警性能和更可靠的检测性能。     

基于BSS的跳频通信抗部分频带噪声阻塞干扰方法

根据跳频信号与部分频带噪声阻塞干扰信号的近似统计独立性,提出一种基于盲源分离的跳频通信对抗部分频带噪声阻塞干扰方法。所提方法利用分离信号的二阶或高阶统计量构建目标函数引导分离矩阵迭代,实现跳频信号与部分频带噪声阻塞干扰信号的有效分离,从而提高跳频通信的抗干扰能力。仿真结果表明,所提方法可明显改善跳频通信在部分频带噪声阻塞干扰下的误码率性能,而且分离算法的处理时延很小,有望满足跳频通信的实际需求。     

雷达信号阵列处理与检测

雷达信号阵列处理的主要目的就是从噪声、干扰和别的信号环境中估计传输波信源的方向角。根据经典多维谱估计理论,本文论述了提取微弱雷达信号信息的概念和实现方法。 为了改善角谱分辨率,本文还系统地阐明了通过计算平面阵列接收数据空间自相关矩阵,并根据其特征分解所得到的信号子空间和噪声子空间的特征向量相互垂直的概念,计算出所谓高分辨角谱。本文还提出了一种MUSIC谱的修正算法,可以减少正交投影的计算量。     

MPSK混合信号逐步消除前向干扰的单通道盲分离PSP算法

在日益复杂的电磁环境中,时常会遇到信号混叠的情况,如何把混叠信号成功高效地分离开来成为近年来研究的热点。就逐留存路径处理(per-survivor processing, PSP)算法分离两路同频相移键控混叠信号复杂度较高的问题进行了研究,在前人研究的基础上提出多进制相移键控(m-ary phase shift keying,MPSK)混合信号逐步消除前向干扰的单通道盲分离PSP算法。仿真结果表明,在大约0.5 dB的性能损失下,若以每分离一个混合信号所需遍历的状态数M^2(L-1)(其中,M是信号的调制阶数,L是两路混合信号的码间串扰长度),作为衡量PSP算法复杂度标准,所提算法分离两路二进制相移键控混合信号的复杂度较原有的算法降低了4倍,分离两路正交相移键控混合信号的复杂度较原有的算法降低了16倍,大幅度地降低了混叠信号分离的复杂度,提升了同频相移键控的混叠信号的分离效率。     

On-line blind source separation algorithm based on second order statistics

1 .INTRODUCTIONBlindsource separation (BSS) is one of the most activeresearch areasin signal processing community. The mainobjective of blind source separationis to extract indepen-dent source signals fromtheir observed mixtures withoutfull knowledge of the signal propagation environment .BSStechnologies have been widely usedin array process-ing,communications,biomedical signal processing,i mageprocessing, speech processing, seismic prospecting andother areas.Many methods have been prop…     

Approach for wideband direction-of-arrival estimation in the presence of array model errors

The presence of array imperfection and mutual coupling in sensor arrays poses several challenges for development of effective algorithms for the direction-of-arrival (DOA) estimation problem in array processing. A correlation domain wideband DOA estimation algorithm without array calibration is proposed, to deal with these array model errors, using the arbitrary antenna array of omnidirectional elements. By using the matrix operators that have the memory and oblivion characteristics, this algorithm can separate the incident signals effectively. Compared with other typical wideband DOA estimation algorithms based on the subspace theory, this algorithm can get robust DOA estimation with regard to position error, gain-phase error, and mutual coupling, by utilizing a relaxation technique based on signal separation. The signal separation category and the robustness of this algorithm to the array model errors are analyzed and proved. The validity and robustness of this algorithm, in the presence of array model errors, are confirmed by theoretical analysis and simulation results.     

基于奇异谱分解的水声信号降噪方法研究

通过对水声信号进行相空间重构,并对重构后的轨迹矩阵进行奇异值分解,得到表征信号能量和噪声强度的奇异谱。对奇异谱进行分析,得到反映噪声强度的噪声平台。对于那些大于噪声平台的特征值,它们具有较大的方差,对应较大的信噪比。利用具有较大方差特征值对应的特征矢量重构状态空间,也就等效于得到了具有较大信噪比改善的重构。通过对3类多个样本的实际水声信号采用奇异值分解进行降噪处理,得到了较为满意的降噪效果,降噪后的信号波形基本上消除了噪声干扰,为水声信号的进一步处理奠定了基础。     

从强信号背景中提取微弱信号的DBF算法

提出了一种利用波束形成技术从强信号与微弱信号的混合中对微弱信号进行盲提取的方法.当强信号与微弱信号的空间间隔大于一个波束宽度时,该方法可较好地实现对微弱信号的提取.同时,该方法具有不需要估计目标信号的方向、计算量小、对系统误差有一定稳健性的优点.在无系统误差的条件下亦可同时得到最强信号的方位信息.模拟实验验证了该方法的有效性.     

基于三阶线性微分算子的零空间追踪算法

本文研究了利用一个自适应的三阶线性微分算子把一个复杂信号分解为若干简单信号的和, 这些简单信号属于这个三阶线性微分算子的零空间. 通过三个具体的信号分解的例子,展示了我们所提出算法的实用性.最后通过一个实例,对我们提出的算法与经验模态分解算法进行了比较,实验结果表明我们提出的算法要好于经验模态分解算法.     

基于数据矩阵的非圆相干信号完全解相关算法

提出了一种非圆相干信号完全解相关算法。不同于传统阵列信号中每次快拍形成一组数据矢量,该算法每次快拍形成一组数据矩阵。通过形成的数据矩阵,在矩阵内部实现虚拟平滑以达到解相干目的,通过数学证明,有该数据矩阵形成的信号相关矩阵可以等效成入射端信号为独立源时形成的信号相关矩阵,这样使得相干源之间得到完全解相关。该方法无孔径损失,可检测N-1个相干源(N为阵元个数)。计算机仿真验证了该方法的有效性和优越性。