基于相干积累矩阵重构的波达方向估计新方法

李磊 李国林 刘润杰

李磊, 李国林, 刘润杰. 基于相干积累矩阵重构的波达方向估计新方法[J]. 雷达学报, 2015, 4(2): 178-184. doi: 10.12000/JR14116
引用本文: 李磊, 李国林, 刘润杰. 基于相干积累矩阵重构的波达方向估计新方法[J]. 雷达学报, 2015, 4(2): 178-184. doi: 10.12000/JR14116
Li Lei, Li Guo-lin, Liu Run-jie. Novel Direction Of Arrival Estimation Method Based on Coherent Accumulation Matrix Reconstruction[J]. Journal of Radars, 2015, 4(2): 178-184. doi: 10.12000/JR14116
Citation: Li Lei, Li Guo-lin, Liu Run-jie. Novel Direction Of Arrival Estimation Method Based on Coherent Accumulation Matrix Reconstruction[J]. Journal of Radars, 2015, 4(2): 178-184. doi: 10.12000/JR14116

基于相干积累矩阵重构的波达方向估计新方法

doi: 10.12000/JR14116
基金项目: 

国家自然科学基金(61102165)资助课题

详细信息
    作者简介:

    李磊(1987-),男,山东济宁人,海军航空工程学院在读博士生,研究方向为目标中近程探测、阵列信号处理等。E-mail:lilei19880229@gmail.com 李国林(1955-),男,吉林吉化人,博士生导师,主要研究方向为数字信号处理、近程目标探测、识别与干扰。 刘润杰(1987-),男,黑龙江大庆人,工程师,主要研究方向为雷达信号处理。

Novel Direction Of Arrival Estimation Method Based on Coherent Accumulation Matrix Reconstruction

  • 摘要: 针对短时小样本条件下相干信号的波达方向(Direction Of Arrival, DOA)估计问题,该文提出了一种基于相干积累矩阵重构的快速解相干方法。首先利用相干积累技术对阵列接收快拍进行处理,得到累积快拍矢量,提高了数据信噪比。再依据累积快拍矢量的结构特点构造一个非降维等效协方差矩阵,理论分析可知,该矩阵的秩仅与信源个数相等,与信号间相关性无关,即实现了相干信源完全解相干。相较于空间平滑类算法,该方法避免了阵列孔径损失,估计精度高、计算量小。仿真结果验证了算法的有效性。
  • [1] Zheng Z, Li G J, and Teng Y L. Simplified estimation of 2D DOA for coherently distributed sources[J]. Wireless Peronal Communications, 2012, 62(4): 907-922.
    [2] Kassis C E, Picheral J, and Mokbel C. Advantages of nonuniform arrays using root-MUSIC[J]. Signal Processing, 2010, 90(2): 689-695.
    [3] 蒋柏峰, 吕晓德, 向茂生. 基于广义MUSIC 算法的低仰角估 计新方法[J]. 雷达学报, 2013, 2(4): 422-429. Jiang Bai-feng, L Xiao-de, and Xiang Mao-sheng. A new low-elevation estimation method based on a general MUSIC algorithm[J]. Journal of Radars, 2013, 2(4): 422-429.
    [4] Pillai S U and Kwon B H. Forward-backward spatial smoothing techniques for coherent signal identification[J]. IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, 1989, 37(1): 8-15.
    [5] Williams R T, Prasad S, Mahalanabis A K, et al.. An improved spatial smoothing technique for bearing estimation in a multi path environment[J]. IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, 1988, 36(4): 425-432.
    [6] Gu J F, Wei P, and Tai H M, 2-D direction-of-arrival estimation of coherent signals using cross-correlation matrix[J]. Signal Processing, 2008, 88(1): 75-85.
    [7] 高书彦, 陈辉, 王永良, 等. 基于均匀圆阵的模式空间矩阵重 构算法[J]. 电子与信息学报, 2007, 29(12): 2832-2835. Gao Shu-yan, Chen Hui, Wang Yong-liang, et al.. The MODE-TOEP algorithm based on uniform circular array[J]. Journal of Electronics Information Technology, 2007, 29(12): 2832-2835.
    [8] Kareem A J, Hyuck M K, and Nizar T. Modified UCA-ESPRIT for estimating DOA of coherent signals using one snapshot[C]. Proceedings of the Vehicular Technology Conference, Singapore, 2008: 126-131.
    [9] 谢菊兰, 李会勇, 何子述. 均匀圆阵相干信源DOA 估计的差 分算法[J]. 电子科技大学学报, 2012, 41(4): 516-521. Xie Ju-lan, Li Hui-yong, and He Zi-shu. DOA estimation of coherent sources using difference algorithm with the uniform circular arrays[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2012, 41(4): 516-521.
    [10] 袁晓东, 万建伟, 程翥, 等. 基于直接数据域自适应算法的相干 信号DOA 估计[J]. 国防科技大学学报, 2012, 34(3): 131-135. Yuan Xiao-dong, Wan Jian-wei, Cheng Zhe, et al.. DOA estimation of correlated signals based on the adaptive algorithm in direct data domain[J]. Journal of National University of Defense Technology, 2012, 34(3): 131-135.
    [11] 周围, 朱联祥, 周正中, 等. 相干多径环境下信号空间特征及 波达方向估计[J]. 电波科学学报, 2007, 22(4): 685-691. Zhou Wei, Zhu Lian-xiang, Zhou Zheng-zhong, et al.. Estimation of spatial signature and direction of arrivals for signals in coherent multipath environment[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2007, 22(4): 685-691.
    [12] 景小荣, 隋伟伟, 周围. 基于四阶累积量和时间平滑的相干信 号DOA 估计[J]. 系统工程与电子技术, 2012, 34(4): 789-795. Jing Xiao-rong, Sui Wei-wei, and Zhou Wei. DOA estimation of coherent signals based on fourth-order cumulant and temporal smoothing[J]. Systems Engineering and Electronics, 2012, 34(4): 789-795.
    [13] 王凌, 李国林, 孟晶, 等. 用一次快拍数据实现二维完全解相 干和解互耦[J]. 系统工程与电子技术, 2012, 34(11): 2208-2214. Wang Ling, Li Guo-Lin, Meng Jing, et al.. Two-dimensional decorrelation and decoupling using single snapshot[J]. Systems Engineering and Electronics, 2012, 34(11): 2208-2214.
    [14] 王凌, 李国林, 谢鑫. 互耦效应下用单快拍数据实现相干信源 完全解相干和解耦合[J]. 电子与信息学报, 2012, 34(10): 2532-2536. Wang Ling, Li Guo-lin, and Xie Xin. Decorrelation and decoupling of coherent signals in the presence of mutual coupling using single snapshot[J]. Journal of Electronics Information Technology, 2012, 34(10): 2532-2536.
    [15] 李涛, 李国林, 徐珩, 等. 采用相干积累矢量平滑实现小样本 信号解相干[J]. 西安电子科技大学学报, 2011, 38(6): 113-116. Li Tao, Li Guo-lin, Xu Heng, et al.. Small sample signals decorrelation using the coherent accumulation vector spatial smoothing[J]. Journal of Xidian University, 2011, 38(6): 113-116.
  • [1] 宋嘉奇, 陶海红.  近场非圆信号参数快速估计算法 . 雷达学报, 2020, 9(4): 632-639. doi: 10.12000/JR20053
    [2] 朱岱寅, 张营, 俞翔, 毛新华, 张劲东, 李勇.  微型合成孔径雷达成像信号处理技术 . 雷达学报, 2019, 8(6): 793-803. doi: 10.12000/JR19094
    [3] 周成伟, 郑航, 顾宇杰, 王勇, 史治国.  互质阵列信号处理研究进展:波达方向估计与自适应波束成形 . 雷达学报, 2019, 8(5): 558-577. doi: 10.12000/JR19068
    [4] 冀广宇, 董勇伟, 卜运成, 李焱磊, 周良将, 梁兴东.  基于目标相干性表征差异的多波段SAR相干变化检测方法 . 雷达学报, 2018, 7(4): 455-464. doi: 10.12000/JR18020
    [5] 赵军香, 梁兴东, 李焱磊.  一种基于似然比统计量的SAR相干变化检测 . 雷达学报, 2017, 6(2): 186-194. doi: 10.12000/JR16065
    [6] 赵勇胜, 赵拥军, 赵闯.  联合角度和时差的单站无源相干定位加权最小二乘算法 . 雷达学报, 2016, 5(3): 302-311. doi: 10.12000/JR15133
    [7] 路满, 宋红军, 罗运华.  基于调频连续波信号的圆弧式合成孔径雷达成像方法 . 雷达学报, 2016, 5(4): 425-433. doi: 10.12000/JR16007
    [8] 熊鹏, 柳征, 姜文利.  复合调制雷达信号时差估计算法 . 雷达学报, 2015, 4(4): 460-466. doi: 10.12000/JR15072
    [9] 郭小洋, 李洋, 林赟, 郭胜龙, 洪文.  基于CSAR成像的相干斑统计模型研究 . 雷达学报, 2015, 4(6): 708-714. doi: 10.12000/JR15039
    [10] 杨祥立, 徐德伟, 黄平平, 杨文.  融合相干/非相干信息的高分辨率SAR图像变化检测 . 雷达学报, 2015, 4(5): 582-590. doi: 10.12000/JR15073
    [11] 尹嫱, 李洋, 黄平平, 林赟, 洪文.  土壤湿度变化引起的干涉SAR相干性损失分析(英文) . 雷达学报, 2015, 4(6): 689-697. doi: 10.12000/JR15075
    [12] 周豪, 胡国平, 汪云.  基于自适应步长萤火虫-多重信号分类算法的低空目标波达方向估计 . 雷达学报, 2015, 4(3): 309-316. doi: 10.12000/JR14142
    [13] 曾操, 梁思嘉, 王威, 徐青.  基于频率步进信号的旋转式合成孔径雷达成像方法 . 雷达学报, 2014, 3(4): 401-408. doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.14043
    [14] 杜剑波, 李道京, 马萌.  机载合成孔径激光雷达相位调制信号性能分析和成像处理 . 雷达学报, 2014, 3(1): 111-118. doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.13094
    [15] 王爽, 于佳平, 刘坤, 侯彪, 焦李成.  基于双边滤波的极化SAR 相干斑抑制 . 雷达学报, 2014, 3(1): 35-44. doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.13133
    [16] 李海英, 张珊珊, 李世强, 张华春.  环境一号C 卫星合成孔径雷达相干性分析 . 雷达学报, 2014, 3(3): 320-325. doi: 10.3724/SP.J.1300.2014.13060
    [17] 陈功伯, 李勇, 陶满意.  基于信号的环视SAR 成像参数估计方法 . 雷达学报, 2013, 2(2): 203-209. doi: 10.3724/SP.J.1300.2013.20073
    [18] 李光廷, 黄平平, 禹卫东.  基于相似像素选择的非局域SAR 图像相干斑抑制 . 雷达学报, 2012, 1(2): 171-181. doi: 10.3724/SP.J.1300.2012.20034
    [19] 李光廷, 杨亮, 黄平平, 禹卫东.  SAR 图像相干斑抑制中的像素相关性测量 . 雷达学报, 2012, 1(3): 301-308. doi: 10.3724/SP.J.1300.2012.20025
    [20] 王凌, 李国林, 谢鑫, 齐率.  非圆信号二维DOA 和初始相位联合估计方法 . 雷达学报, 2012, 1(1): 43-49. doi: 10.3724/SP.J.1300.2013.20014
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-22
  • 修回日期:  2014-11-07
  • 刊出日期:  2015-04-28

基于相干积累矩阵重构的波达方向估计新方法

doi: 10.12000/JR14116
    基金项目:

    国家自然科学基金(61102165)资助课题

    作者简介:

    李磊(1987-),男,山东济宁人,海军航空工程学院在读博士生,研究方向为目标中近程探测、阵列信号处理等。E-mail:lilei19880229@gmail.com 李国林(1955-),男,吉林吉化人,博士生导师,主要研究方向为数字信号处理、近程目标探测、识别与干扰。 刘润杰(1987-),男,黑龙江大庆人,工程师,主要研究方向为雷达信号处理。

摘要: 针对短时小样本条件下相干信号的波达方向(Direction Of Arrival, DOA)估计问题,该文提出了一种基于相干积累矩阵重构的快速解相干方法。首先利用相干积累技术对阵列接收快拍进行处理,得到累积快拍矢量,提高了数据信噪比。再依据累积快拍矢量的结构特点构造一个非降维等效协方差矩阵,理论分析可知,该矩阵的秩仅与信源个数相等,与信号间相关性无关,即实现了相干信源完全解相干。相较于空间平滑类算法,该方法避免了阵列孔径损失,估计精度高、计算量小。仿真结果验证了算法的有效性。

English Abstract

李磊, 李国林, 刘润杰. 基于相干积累矩阵重构的波达方向估计新方法[J]. 雷达学报, 2015, 4(2): 178-184. doi: 10.12000/JR14116
引用本文: 李磊, 李国林, 刘润杰. 基于相干积累矩阵重构的波达方向估计新方法[J]. 雷达学报, 2015, 4(2): 178-184. doi: 10.12000/JR14116
Li Lei, Li Guo-lin, Liu Run-jie. Novel Direction Of Arrival Estimation Method Based on Coherent Accumulation Matrix Reconstruction[J]. Journal of Radars, 2015, 4(2): 178-184. doi: 10.12000/JR14116
Citation: Li Lei, Li Guo-lin, Liu Run-jie. Novel Direction Of Arrival Estimation Method Based on Coherent Accumulation Matrix Reconstruction[J]. Journal of Radars, 2015, 4(2): 178-184. doi: 10.12000/JR14116
参考文献 (15)

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