二维波达方向估计

摘要： 该文提出一种基于宽带均匀同心球阵列(UCSA)的2维波达方向(2D-DOA)低复杂度估计算法。该方法将宽带UCSA输出信号转换为相位模式,并对其进行频率补偿,实现近似频率不变(FI)特性,从而降低宽带信号处理的计算复杂度。为了进一步降低2D-DOA估计的计算复杂度,该文提出基于FI-UCSA的降维多重信号分类(MUSIC)算法。该方法将相位模式导向向量分解为方位角和仰角相关的两个矩阵,从而把2维搜索问题简化为1维(1D)搜索,实现降维优化并降低计算复杂度。仿真结果表明,该算法计算复杂度相较于2维MUSIC算法得到了极大的降低,并且在估计精度和分辨率上均稍有改善。

摘要： 针对传统L型均匀阵列二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计中可估计信源数目受限于阵元数、分辨率低等问题,提出了一种新的L型和差嵌套阵列结构。该L型阵列的两个子阵布置相同,是非均匀的稀疏阵,通过阵元位置之间的差分、求和操作达到虚拟扩展阵元数目的效果,从而提升阵列的自由度。采用该阵列进行二维DOA估计时,两个子阵分别先进行一维的DOA估计,再采用PSCM(Pair-matching Signal Covariance Matrices)算法进行一维角度配对。每个子阵进行一维波达方向估计时,先采用VCAM(Vectorized Conjugate Augmented MUSIC)算法生成非均匀稀疏阵的求和求差协方差矩阵,再采用矩阵重构的方法恢复协方差矩阵的秩,最后对协方差矩阵采用MUSIC(Multiple Signal Classification)算法进行DOA估计。实验仿真表明,本阵列有着更高的自由度和估计精度。

摘要： 共形阵的载体曲率形式复杂,导致抛面共形阵的方向图指向不同,而且不同天线单元的极化特性迥异.常见的圆柱阵、圆锥阵在同一母线上的极化分量是相同的,但是抛面共形阵的载体曲率是变化的,因此抛面共形阵的参数估计问题需要考虑极化分量的影响,导致无法直接用同一母线上阵元回波数据结合免搜索算法获得目标二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计.首先,提出一种通过插值拟合思想将抛面共形阵带有极化参数的阵列流形拟合成无极化参数的阵列流形,然后合理选择子阵对,再利用旋转不变技术估计信号参数(esti-mation of signal parameters via rotational invariance techniques,ESPRIT)方法实现盲极化的DOA估计,同时给出了经过插值拟合后的克拉美罗边界(Cramer-Rao bound,CRB).最后仿真验证了方法的有效性.

摘要： 搭载了细小型线阵列的小型自主平台是实现水下声学移动监测的重要工具.通常,使用单个细小型拖曳线列阵只能估计信源的一维到达方向,而本研究采用小型无人自主平台拖曳的细小型线列阵,利用灵活的机动可实现二维波达方向估计.该阵列通过快速的转弯形成一组相互垂直的路径,在不同时刻位于这两条路径上的阵列组成一个L型阵列,利用这两条直线路径上的阵列分别估计信源的两个一维波达方向,进而可以对基于合成L阵的二维波达方向进行估计.数值仿真验证了所提方法的有效性,并对其理论误差进行了分析.

摘要： 利用集群自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicles,AUV)进行的水下协同作业的需求越来越多。对于水下集群作业来说,AUV的水下定位非常重要。目前,AUV通常采用声学定位的工作模式,利用长、短基线阵对水下目标的二维波达方向(Direction of Arrival,DOA)进行估计,但在小型AUV上,基阵的阵列尺寸等受载体体积和换能器尺寸的共同限制,多信源条件下DOA估计的精度不高。设计低功耗平台,采用双平行线阵及传播算子算法来对多源目标进行二维DOA估计,结合通信与声学定位一体化方法,利用高频通信信号作为定位信号源,实现多信源环境中估计角度自动配对,在阵列尺寸受限的小型AUV上布放时,有较好的DOA估计效果。仿真结果验证了该方法的有效性。

摘要： 针对面阵中的波达方向估计算法复杂度过大的问题,提出了一种改进的基于传播算子的二维面阵波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计算法.该改进算法基于面阵平移不变性质,将原始子面阵在X和Y轴上分别平移得到两个子面阵,将两个子面阵相加得到虚拟子面阵,利用原始子阵和虚拟子面阵构造新的信号矢量,基于传播算子算法求出其特征值,特征值中的模值和相位值包含信源的二维角度信息,由此可求出自动配对的二维角度.与基于传播算子的二维DOA估计算法相比,该算法有效降低了运算复杂度,且保持性能相近.仿真实验验证了算法的有效性.

摘要： 为了解决L型均匀阵列波达方向(DOA)估计分辨率较低、估计信源数受限于阵元数、估计精度易受信噪比影响等问题,提出一种基于互协方差的L型嵌套阵列二维DOA估计算法.利用不同子阵间互协方差矩阵产生较长无冗余阵元的虚拟阵列,消除噪声干扰;利用虚拟阵列及其共轭矩阵构建等效协方差矩阵,实现虚拟阵列信号的解相干;采用旋转不变子空间技术对等效协方差矩阵进行处理,得到目标的角度信息;基于虚拟阵列等效信源的唯一性进行空间信源的角度匹配.对所提算法的DOA估计有效性进行仿真验证,结果表明,在阵元数相同情况下,该算法与L型均匀阵列相比在低信噪比环境下拥有更高的估计精度,能够辨识更多的空间信源.

摘要： 基于任意阵列的四组元矢量水听器，介绍了一种快速的二维波达方向估计方法。每个阵元(矢量水听器)由3个空间共点且轴向垂直的振速水听器和一个声压水听器构成。利用振速水听器和声压水听器的关系构成旋转不变性，使得旋转因子只与目标信号的方向余弦有关，而与阵列流型无关。在矩阵分解的时候。将旋转矩阵进行合并求解，简化了参数的配对过程，降低了计算量。计算机仿真实验结果证明了该方法的有效性。

摘要： 相干信源DOA估计是阵列信号处理的一个研究热点.空间平滑技术是目前一种较有效的解相干处理算法,但它是通过牺牲阵列有效阵无数来换取解相干能力的,阵列孔径有一定的损失.本文通过构建二个Toeplitz矩阵,使接收相干信源协方差矩阵恢复为满秩矩阵,从而达到去相干的目的,然后再利用传统的ESPRIT算法通过两步一雏搜索进行二维波达方向估计,仿真结果表明此算法有较好的二维相干信号的DOA估计性能,和算法的分辨性能也优于常规的空间平滑技术,而且该算法无需谱峰搜索,具有较低的计算量.

摘要： 本文在时空DOA矩阵法的基础上,讨论了在DOA估计中可能存在的角度兼并问题,分析并验证了角度兼并的发生特点,提出了消除角度兼并问题的方法.

摘要： 本文在时空DOA矩阵法的基础上,讨论了在DOA估计中可能存在的角度兼并问题,分析并验证了角度兼并的发生特点,提出了消除角度兼并问题的方法.

摘要： 本文在时空DOA矩阵法的基础上,讨论了在DOA估计中可能存在的角度兼并问题,分析并验证了角度兼并的发生特点,提出了消除角度兼并问题的方法.

摘要： 本文在时空DOA矩阵法的基础上,讨论了在DOA估计中可能存在的角度兼并问题,分析并验证了角度兼并的发生特点,提出了消除角度兼并问题的方法.

摘要： 本文在时空DOA矩阵法的基础上,讨论了在DOA估计中可能存在的角度兼并问题,分析并验证了角度兼并的发生特点,提出了消除角度兼并问题的方法.

摘要： 本文在时空DOA矩阵法的基础上,讨论了在DOA估计中可能存在的角度兼并问题,分析并验证了角度兼并的发生特点,提出了消除角度兼并问题的方法.

摘要： 本发明适用于信号处理技术领域，提供了一种二维波达方向估计方法，包括：获取天线阵列输出的快拍数据；基于加权最小二乘法自适应的构建滤波器对所述快拍数据进行处理，得到所述入射信号复幅值的估计量；基于所述入射信号复幅值的估计量，进行迭代计算得到所述入射信号在指定的二维空间中的能量矩阵；对所述能量矩阵进行二维谱峰搜索，得到所述入射信号的二维波达方向；本发明解决了现有技术中无法在短快拍条件下进行二维波达方向估计的问题，能够利用较少数量的几个快拍，实现对远场窄带信号的方位角和俯仰角的联合估计。

摘要： 本申请涉及一种基于平面阵的二维波达方向估计方法和估计器。二维波达方向估计方法包括：构建所述平面阵接收信号基于第一波达方向α和第二波达方向β的解耦模型F＝A

摘要： 一种基于L形阵列二维波达方向估计的装置及其方法，通过纵向x向等距线性子阵列天线的一端和竖直向z向等距线性子阵列天线的一端垂直连接构成的直角折尺L形阵列天线，并且纵向x向等距线性子阵列天线和竖直向z向等距线性子阵列天线上获得的观测数据得到各自的互相关矩阵，经过线性运算独立地得到方位角和仰角估计值，然后通过极小化方位角和仰角代价函数，自动完成方位角和仰角配对过程，从而避免了特征值分解过程，减少了复杂度，而且在估计方面误差小从而精度高。

摘要： 本发明公开了一种二维波达方向估计方法，包括：接收目标信号后，根据目标天线阵列和目标信号构造信号子空间对应的阵列流形，并基于阵列流形生成互协方差矩阵和传播算子，通过ESPRIT算法、互协方差矩阵和传播算子估计第一角度参数；同时构造噪声子空间对应的噪声投影矩阵，并基于噪声投影矩阵和阵列流形生成第一角度参数和第二角度参数的关系式；根据第一角度参数和关系式估计第二角度参数，进而估计波达方向。可见，所述方法基于第一角度参数估计第二角度参数，避免了二维角度参数的匹配，从而降低了计算的复杂度，同时具有良好的通用性。相应地，本发明公开的一种二维波达方向估计装置，也同样具有上述技术效果。

摘要： 本发明公开的一种基于嵌套阵列的L型天线阵的二维波达方向估计方法，属于阵列信号处理领域。本发明实现方法如下：构建基于嵌套阵列的L型天线阵，利用构建的L型嵌套阵列的不同子阵接收信号计算互协方差矩阵；对得到的互协方差矩阵进行修正，对修正后的互协方差矩阵列向量化产生虚拟阵列，利用虚拟阵列构建多个等效协方差矩阵，利用不同等效协方差矩阵之间的旋转不变性计算信号方位角θ、俯仰角Φ，即实现在低信噪比、少快拍情况下的多目标、高精度二维波达方向估计。本发明要解决的技术问题是在低信噪比、少快拍情况下利用较少阵元实现多目标、高精度二维波达方向估计，并利用二维波达方向估计结果解决相关工程技术问题。

摘要： 本发明公开了一种基于子空间重构的面阵二维波达方向估计方法，主要解决现有技术只基于特殊阵面，且不能在有效地降低计算量的同时提高估计精度的问题。其实现步骤是：1.阵列雷达接收信号，得到回波数据；2.划分阵列雷达的面阵，由回波数据得到部分合并子阵的信号子空间；3.利用部分合并子阵的信号子空间粗估信源位置；4.利用所有阵元接收数据的协方差矩阵构建新的数据矩阵，重构信号子空间，并利用噪声子空间构造谱函数。5.以信源粗估位置为起点，在其邻域范围内对谱函数进行梯度搜索，得到信源精确位置。本发明基于面阵，能够有效地降低计算量，同时得到较高的估计精度，可用于对目标参数的精确估计。

摘要： 本发明适用于信号处理技术领域，提供了一种二维波达方向估计方法，包括：获取天线阵列输出的快拍数据；基于加权最小二乘法自适应的构建滤波器对所述快拍数据进行处理，得到所述入射信号复幅值的估计量；基于所述入射信号复幅值的估计量，进行迭代计算得到所述入射信号在指定的二维空间中的能量矩阵；对所述能量矩阵进行二维谱峰搜索，得到所述入射信号的二维波达方向；本发明解决了现有技术中无法在短快拍条件下进行二维波达方向估计的问题，能够利用较少数量的几个快拍，实现对远场窄带信号的方位角和俯仰角的联合估计。

摘要： 本申请涉及一种基于平面阵的二维波达方向估计方法和估计器。二维波达方向估计方法包括：构建所述平面阵接收信号基于第一波达方向α和第二波达方向β的解耦模型F＝A

摘要： 三维阵虚拟扩展相干源二维波达方向估计方法，利用均匀三维阵列接收K个同频率的远场相干窄带信号，x、y和z轴方向的子阵接收数据相关矩阵特征分解得到最大特征值对应的特征矢量，利用圆信号的特性将阵列进行虚拟扩展得到x、y和z轴方向的经过Toeplitz修正后的协方差矩阵矩阵，从而实现了解相干；分别利用ESPRIT算法得到x、y和z轴方向的方向余弦矩阵，根据同一信号x、y和z轴方向的方向余弦的等量关系进行配对运算，利用配对后的x、y和z轴方向的方向余弦得到二维到达角估计结果，本发明方法克服了空间平滑算法的孔径损失，在相同快拍数下本发明算法的性能明显优于空间平滑算法，本发明方法提出的配对算法简单有效且节省了近似一半的阵元。

摘要： 本发明公开了一种基于虚拟域张量填充的互质面阵二维波达方向估计方法，主要解决现有方法中多维信号结构化信息丢失和虚拟域统计量无法完全利用的问题，其实现步骤是：构建互质面阵；互质面阵接收信号的张量建模；基于互质面阵互相关张量变换构造增广非连续虚拟面阵；基于非连续虚拟面阵的镜像拓展推导虚拟域张量；通过虚拟域张量重构分散其成片缺失元素；基于张量核范数最小化的虚拟域张量填充；对填充后的虚拟域张量进行分解获得波达方向估计结果。本发明充分利用互质面阵所对应的全部非连续虚拟域张量统计量信息，实现了高精度的波达方向估计，可用于目标定位。