克拉美罗界

摘要： 针对多径场景下的乘性阵列误差(包括幅相阵列误差和互耦误差)的校正问题,基于最大似然准则,提出一种新的多径场景下的乘性阵列误差有源校正算法,该方法通过牛顿(New-ton)法进行交替迭代实现乘性阵列误差参数、校正源多径传播方位以及多径衰减系数的数值优化。此外,推导全部未知参数的克拉美罗界。仿真验证了校正算法的有效性。

摘要： 当辐射源位于天线阵列的近场区域时,信号波阵面在天线阵列的孔径渡越无法忽略,此时电磁波信号到达阵列的波前需要用球面波模型进行描述.本文针对这种情况,研究了传感器阵列的一项固有属性——近场阵列流形,首先构建了任意N元阵列的近场阵列流形数学模型,其次利用微分几何对近场阵列流形的局部特性进行了分析,推导出了近场阵列流形弧长和一阶曲率的数学表达式,并利用这两种局部特性参数分析了近场辐射源参数估计的精度及分辨性能.

摘要： 针对无源定位过程中,由于各侦察站噪声功率不一致导致直接定位算法精度下降的问题,提出了一种噪声不一致背景下的脉冲串辐射源直接定位算法.首先利用傅里叶变换构造来波信号,再通过矩阵变换将定位解算问题转换为广义互模糊矩阵最大特征值求解问题,最终得到目标辐射源的位置,并同时推导了噪声功率不一致背景下算法的克拉美罗界.仿真结果表明,随着观测脉冲数和信噪比的增加,所提算法的定位精度均得到有效提高,与现有的噪声一致背景下的直接定位算法相比,当观测脉冲数为120、信噪比为5 dB时,所提算法的定位精度提高约50％.

摘要： 针对三维空间定位系统中目标位置服从高斯先验分布假设条件下节点最优部署问题,分析了纯方位目标定位算法中估计误差的费希尔信息矩阵,推导出基于目标先验分布的克拉美罗界(Cramer-Rao bound,CRB).为了解决目标位置在任意高斯分布时,协方差矩阵为非对角阵的问题,提出了基于三维坐标旋转的最大后验概率估计方法,将协方差矩阵转化为对角阵以实现最小化CRB的迹,从而得到定位系统中节点的最优部署.最后,通过梯度下降算法对节点最优部署问题的理论推导进行仿真,验证了该部署方法的有效性,同时仿真结果中不同节点部署方法的对比也表明了该方法可有效降低定位误差.

摘要： 为了提高测风系统的抗干扰能力及实时处理能力,本文设计了一种基于反射的多输入多输出传感器阵列风速风向测量系统.该系统由发射阵列、反射物、接收阵列、处理单元等部分组成,各发射阵元发射相位相差90°相互正交的余弦超声波信号,信号经反射后,接收阵列同步采样并匹配滤波处理,构成多发多收超声波传感器阵列测风系统.该结构合成了虚拟阵元,增大了阵列孔径,采用二级空间的多重信号分类算法,实现了风参数的快速估计.与原有阵列测风结构以及测风算法相比,本文所提风速、风向测量方法在信噪比为0 dB时仍能进行风速、风向的无差估计,而且将算法的乘法次数由216961降到了54922,降低了算法计算量.理论分析和仿真结果验证了该方法的可行性和有效性.

摘要： 位置感知波束形成技术与干扰抑制技术的应用,提高了城市环境中5G密集网络的空间利用效率,在密集城市场景下,基站对移动目标的天线增益往往基于移动目标相对基站的角度估计,计算机视觉辅助设备的使用也为视距条件下基站快速获得目标的相对角度提供了便利.通过推导角度估计的克拉美罗界,可得到城市场景下角度误差的极限情况,从而确定基站的定位精度极限,帮助设计正确的基站布局.

摘要： 针对莱斯信道下导频受限的载波同步系统,研究了相应的数据帧格式的推广与优化设计问题,以提升载波同步能力.首先基于标准导频符号辅助调制(standard pilot-symbol-assisted-modulation,S-PSAM)帧格式,设计了一种通用的PSAM (generalized PSAM,G-PSAM)帧格式,并推导了相应的联合数据辅助与非数据辅助的克拉美罗界(data-aided&non-data-aided Cramer-Rao bound,DA&NDA CRB)及其近似形式;接着利用近似的DA&NDA CRB和经典的控制变量法(control-variate method,CVM)对G-PSAM帧格式进行了优化,得到了一类优化的G-PSAM (optimized G-PSAM,OG-PSAM)帧格式,同时与S-PSAM帧格式进行了比较.仿真结果表明,无论使用短数据包传输还是长数据包传输,不同导频块数下的OG-PSAM帧格式都表现出优于S-PSAM帧格式的估计性能.

摘要： 该文基于对称的均匀线阵提出了一种近场非圆信号参数的快速估计算法,算法基于信号的非圆特性以及阵列的对称性对近场导向矢量进行解耦,并利用多项式求根取代传统的谱峰搜索对近场源的角度及距离参数进行快速估计.基于给定的阵列结构,建立非圆信号参数估计的多项式数学模型,然后对其进行求根即可获得近场信号源位置参数.所提算法采用多项式求根的方法有效地降低了运算复杂度,同时利用信号的非圆特性提高了参数估计的自由度(DOF).通过性能分析和计算机仿真实验可以看出该算法能够分辨更多的近场非圆信号,并且参数估计性能有所提升,更接近于近场源参数估计的克拉美罗界(CRB).

摘要： 采用香农信息论的思想方法,以接收信号与被测目标的距离-幅相之间的互信息为测度,提出了目标距离信息和幅相信息的统一定义及描述方法,并推导出目标距离信息和幅相信息的闭合表达式,从而建立起多载波雷达系统的信息理论模型.研究表明,目标距离信息和幅相信息将产生相互影响,幅相信息通常依赖于距离信息.当目标的散射系数服从复高斯分布时,目标的幅相信息只与信噪比有关,而与距离信息无关.本文进一步研究了目标的距离信息量与最大似然估计之间的关系.理论分析与数值仿真结果表明,在高信噪比条件下,Cramer-Rao界就是距离信息量的渐近上界.然而,实际雷达系统通常工作于中等信噪比环境,长期以来,其理论上界并不清楚.现在,目标的距离信息量可作为最大似然估计的性能上界,为实际系统的性能提供了比较的依据.这一结论显示雷达信息理论对实际应用具有重要的指导作用.

摘要： 麦克风平面阵列布局方式的不同会导致其测向性能的不同,而现有的阵列设计方法并不能使麦克风面阵的测向性能达到最优且其计算复杂度高.针对该问题,本文提出了基于克拉美罗界(Cramer Rao Bound)的最优麦克风对称阵设计方法.该方法给出了设计最优麦克风对称阵的约束条件,该约束条件能够使各阵元之间的相对位置满足特定的关系,从而提高阵列测向精度,同时也能降低阵列设计复杂度.本文利用该方法设计出了最优麦克风对称阵,并对其测向性能进行了理论分析和仿真验证.结果表明,与常见布局阵列相比,按照本文方法设计出的最优麦克风对称阵的测向性能最优.

摘要： 本文推导了子孔径频控阵雷达目标角度和距离估计的克拉美罗界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB),并以最小化角度和距离估计的CRLB为准则,针对子阵列数目和子阵列频率增量已知的问题,优化阵元频率增量的配置选择;进而利用罚函数法将这种具有约束的优化问题转化为无约束的最小化问题,然后采用Nelder-Mead算法求解最小化频控阵雷达CRLB的无约束优化问题.理论分析和数值仿真结果验证了这种频控阵雪达阵列优化设计方法的有效性和正确性。

摘要： 信号处理领域中，远场辐射源的定位问题一直是倍受青睐的重点研究内容。高分辨多重信号分类空间谱估计方法突破了瑞利限，且具有较高的方位估计精度，广泛用于估计阵列接收信号的波达方向。针对来波信号功率不同情形下的波达方向估计问题,构建广义斜投影算子自适应抑制阵列接收数据中非期望方向的接收信号.同时自适应调节空间谱加权系数,平衡强弱信号的空间谱峰.通过干扰抑制和空间谱估计的同步处理,实现了信号源波达方向(direction of arrival,DOA)参量的高分辨估计,且避免了弱信号的空间谱峰被强信号谱峰所遮盖的问题.分析与仿真表明,所提方法对信号功率不同时的DOA估计,特别是弱信号的DOA估计具有较强的鲁棒性,可有效地实现不同方向来波信号的高分辨波达方向估计,且DOA估计方差逼近相应的克拉美罗界(cramér-rao bound,CRB)下限.

摘要： 在通信系统中,常用信噪比来评估信道的质量,许多人对信噪比估计方法作了研究,为了比较信噪比估计方法的优劣性和准确性,本文给出了信噪比估计算法的衡量标准:克拉美-罗界(Cramer-Rao Lower Bound,简称CRLB),它是参数估计的最小方差极限,估计的方差越靠近克拉美-罗界,估计的性能就越好.

摘要： 在通信系统中,常用信噪比来评估信道的质量,许多人对信噪比估计方法作了研究,为了比较信噪比估计方法的优劣性和准确性,本文给出了信噪比估计算法的衡量标准:克拉美-罗界(Cramer-Rao Lower Bound,简称CRLB),它是参数估计的最小方差极限,估计的方差越靠近克拉美-罗界,估计的性能就越好.

摘要： 在通信系统中,常用信噪比来评估信道的质量,许多人对信噪比估计方法作了研究,为了比较信噪比估计方法的优劣性和准确性,本文给出了信噪比估计算法的衡量标准:克拉美-罗界(Cramer-Rao Lower Bound,简称CRLB),它是参数估计的最小方差极限,估计的方差越靠近克拉美-罗界,估计的性能就越好.

摘要： 在通信系统中,常用信噪比来评估信道的质量,许多人对信噪比估计方法作了研究,为了比较信噪比估计方法的优劣性和准确性,本文给出了信噪比估计算法的衡量标准:克拉美-罗界(Cramer-Rao Lower Bound,简称CRLB),它是参数估计的最小方差极限,估计的方差越靠近克拉美-罗界,估计的性能就越好.

摘要： 在通信系统中,常用信噪比来评估信道的质量,许多人对信噪比估计方法作了研究,为了比较信噪比估计方法的优劣性和准确性,本文给出了信噪比估计算法的衡量标准:克拉美-罗界(Cramer-Rao Lower Bound,简称CRLB),它是参数估计的最小方差极限,估计的方差越靠近克拉美-罗界,估计的性能就越好.

摘要： 在通信系统中,常用信噪比来评估信道的质量,许多人对信噪比估计方法作了研究,为了比较信噪比估计方法的优劣性和准确性,本文给出了信噪比估计算法的衡量标准:克拉美-罗界(Cramer-Rao Lower Bound,简称CRLB),它是参数估计的最小方差极限,估计的方差越靠近克拉美-罗界,估计的性能就越好.

摘要： 在通信系统中,常用信噪比来评估信道的质量,许多人对信噪比估计方法作了研究,为了比较信噪比估计方法的优劣性和准确性,本文给出了信噪比估计算法的衡量标准:克拉美-罗界(Cramer-Rao Lower Bound,简称CRLB),它是参数估计的最小方差极限,估计的方差越靠近克拉美-罗界,估计的性能就越好.

摘要： 本发明涉及雷达领域与通信领域，为提出一种宽带的CRB求解算法，既保证距离分辨率，也能保证检测性能的提升。本发明，宽带被动MIMO雷达的克拉美罗界分析方法，步骤如下：步骤一：确定信号模型；步骤二：得到目标回波信；步骤三：求待估计参量的似然比，得到接收信号的似然函数；步骤四：推导费歇尔信息矩阵FIM公式，通过对似然函数求得二阶导数；步骤五：根据CRB界的定义，求得宽带被动MIMO雷达的克拉美罗界，并利用MATLAB软件仿真出其结果。本发明主要应用于雷达设计制造场合。

摘要： 该发明公开了一种相干被动MIMO雷达克拉美罗界的计算方法，属于雷达技术领域。利用本发明计算的克拉美罗界可用来评估相干被动MIMO雷达目标速度和位置参数联合估计性能，考虑了在直达波信号影响下信号未知以及信号有恒模约束情况的参数估计性能，进而更为贴近现实的相干被动MIMO雷达参数估计的工作过程，在这个过程中，考虑直达波对于参数估计的可利用性和信号的未知性。

摘要： 该发明公开了一种基于量化时延的云MIMO雷达的克拉美罗界计算方法，属于雷达技术领域，它特别涉及关于雷达信号处理领域。利用本发明方法计算得到的直接分析量化的克拉美罗界和将量化影响近似为高斯误差时得到的近似克拉美罗界可以用来评估云MIMO雷达目标位置参数估计的性能，且考虑了在每个接收机处首先对时延进行估计，然后再对估计得到的时延值进行量化，这大大降低了需要传输的样本数，降低了通信负担，在有通信约束的情况下更容易实现。

摘要： 本发明公开了一种基于预测贝叶斯克拉美罗界的相控阵雷达重返和驻留时间分配方法。本发明引入后验克拉美罗界作为跟踪性能的准则，首先确立一个以跟踪精度为约束来最小化跟踪资源负载的数学优化模型，然后根据最优化理论，提出了一种转化方法实现了重返和驻留时间的控制。本发明的实施，有效解决雷达波束重返时间和驻留时间分配不合理造成的资源负载过大的技术问题，从而实现了在完成对目标有效跟踪的同时消耗更少的系统资源。

摘要： 本发明属于雷达技术领域，涉及关于雷达信号处理中的参数估计性能评价指标克拉美罗界(CRB)的计算，适用于分置天线MIMO雷达参数估计时的分布式处理问题。本发明中定义目标参数θ：首先将第nm个接收信号按采样值顺序排列成一列构成接收信号rnm，然后计算接收信号rnm的协方差矩阵Cnm，再估计局部待估参量ξnm，并根据估计值计算目标参数θ的最大似然估计值最后计算目标参数θ的CRBθ，根据分别计算出对应于x,y,vx,vy的克拉美罗下界。采用本发明计算得的克拉美罗界能够用于评估分置天线外辐射源MIMO雷达网络分布式联合参数估计的性能；对雷达性能评估起到极大的作用。

摘要： 本发明公开的一种基于克拉美罗界的通感融合混合波束赋形方法，属于通信感知一体化领域。本发明采用更能直观地反映感知参数估计性能的克拉美罗界CRB，在基站满足服务用户通信的条件下，最小化目标到达角DOA估计的CRB；MU‑MISO ISAC系统发射机采用部分连接的方式形成HAD波束，降低硬件成本和复杂度。通过联合设计优化MU‑MISO ISAC系统通信和感知共用波束的数字波束形成器和模拟波束形成器，即通过流形交替优化，直接迭代优化模拟波束和数字波束，在满足用户信噪比约束和发射机功率约束的情况下，最小化目标DOA估计的CRB，实现在保证基站与用户通信前提下，提高ISAC系统中HAD波束的感知性能，且能够降低混合波束赋形系统的复杂度。

摘要： 本发明公开了一种可靠声路径匹配波束强度处理目标深度估计的克拉美罗界分析方法,包括以下步骤，步骤1，确定可靠声路径匹配波束强度处理的物理模型，给定布放在深海近海底的垂直接收阵，以及计算常规波束形成输出的峰值波束强度，宽带的波束强度起伏即为待匹配的物理量；步骤2，确定观测数据模型，基于所关注的频段，获得独立的数据样本，并计算观测的垂直阵波束强度数据；步骤3，求待估计参数的似然比，得到观测数据的似然函数与对数似然函数；步骤4，对对数似然函数求二阶导数计算。本发明理论推导了宽带匹配波束强度处理的克拉美罗界，可以反映深海可靠声路径被动目标深度估计算法的理论最佳性能。

摘要： 该发明公开了一种基于量化时延的云MIMO雷达的克拉美罗界计算方法，属于雷达技术领域，它特别涉及关于雷达信号处理领域。利用本发明方法计算得到的直接分析量化的克拉美罗界和将量化影响近似为高斯误差时得到的近似克拉美罗界可以用来评估云MIMO雷达目标位置参数估计的性能，且考虑了在每个接收机处首先对时延进行估计，然后再对估计得到的时延值进行量化，这大大降低了需要传输的样本数，降低了通信负担，在有通信约束的情况下更容易实现。

摘要： 该发明公开了一种相干被动MIMO雷达克拉美罗界的计算方法，属于雷达技术领域。利用本发明计算的克拉美罗界可用来评估相干被动MIMO雷达目标速度和位置参数联合估计性能，考虑了在直达波信号影响下信号未知以及信号有恒模约束情况的参数估计性能，进而更为贴近现实的相干被动MIMO雷达参数估计的工作过程，在这个过程中，考虑直达波对于参数估计的可利用性和信号的未知性。

摘要： 本发明公开了一种欠定信源下最优运动线性稀疏阵列的设计方法，解决了获取欠定信源下满足孔径和阵元数要求的波达方向估计克拉美罗界(CRB)最小的运动稀疏阵列问题。实现步骤：得到运动线性稀疏阵列的差分阵列Dc及其阵列流型矩阵Ac；计算运动线性稀疏阵列关于波达方向估计的CRB；用改进遗传算法对线性稀疏阵列优化，得到最优阵列结构Sopt。本发明提出了欠定信源下运动线性稀疏阵列关于波达方向估计的克拉美罗界表达式。引入锦标赛选择法，并在交叉变异过程中采用择优策略，避免陷入局部收敛。本发明得到的最优阵列关于波达方向估计的CRB更小，提高了DOA估计性能。信号环境变化时易调整为最优阵列结构。用于高精度的波达方向估计。