基于稀疏贝叶斯的多跳频信号二维波达方向估计
发布时间：2021-04-16 07:49
分析了现有跳频信号二维波达方向（DOA）估计算法的优缺点,提出了一种基于稀疏贝叶斯学习的跳频信号二维DOA估计算法.该算法利用L型阵列特点,将方位角、俯仰角和跳频率三维信息转换为一维空间频率信息,降低了冗余字典长度和稀疏求解难度.其次,经过奇异值分解降维处理,减少了矩阵运算维数,降低了算法复杂度,通过稀疏贝叶斯算法和快速傅里叶变换估计出空间频率和跳频率,利用Capon空间频率配对算法将空间频率和跳频率正确配对,计算出空间角.最后,由空间角几何关系解算出方位角和俯仰角.模拟结果表明,在低信噪比或低快拍数条件下,该算法DOA估计精度较高,且不易受空间频率间隔和跳频信号源相干性的影响.
【文章来源】：上海交通大学学报. 2020,54(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
FH信号L型阵列接收示意图
SVD降维的计算复杂度为O(ML2),FFT测频的计算复杂度为(L lg L)/2,一次空间频率配对的计算复杂度为O(L(4M2+2M)),本文算法的计算复杂度主要由SBL算法决定.其中SBL算法单次迭代的计算复杂度为O(NM2),但是每次收敛需要的迭代次数无固定理论值,需要根据算法实际的应用场景而定.本文通过改进SBL算法的σ e 2 初始值设置,加快了算法收敛速度.3 实验结果与分析
实验2 对比分析SBL-Capon和 MSCS两种算法在不同空间频率间隔下的空间频率估计精度.由空间频率定义和空间角几何关系可知,空间频率的估计精度对DOA的解算精确性有重要影响.为了方便控制仿真中各FH信号间的空间频率间隔,由于MSCS算法只适用于非相干信源,所以取入射角相近的两个非相干FH信号.其入射角分别设为(25°,64°)和(27°,62°),频率集均为{71,86,97} MHz,跳周期分别为100和50 μs,采样率为200 MHz,采样时长为1 ms,信噪比0 dB,快拍数为80.经计算,两个FH信号的空间频率分别为(0.192 8,0.089 9),(0.233 5,0.108 9),(0.263 4,0.122 8)和(0.186 2,0.094 9),(0.225 5,0.114 9),(0.254 4,0.129 6).图3为SBL-Capon和 MSCS两种算法的空间频率估计结果.从图3(b)和3(d)可知,当FH信号源的空间频率间隔较小时(即空间角度相近),SBL-Capon算法的估计精度优于 MSCS算法的估计精度.图4所示为空间频率估计的方均根误差随最小空间频率间隔的变化情况,图中ΔS为最小空间频率间隔,空间频率范围为0.01～0.1,最小间隔0.02,空间频率的方均根误差为
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效的多跳频信号2D-DOA估计算法[J]. 于欣永,郭英,张坤峰,眭萍,李雷,李红光,孟涛. 系统工程与电子技术. 2018(06)
[2]多跳频信号频率跟踪与二维波达方向实时估计算法[J]. 张东伟,郭英,张坤峰,齐子森,韩立峰,尚耀波. 电子与信息学报. 2016(09)
[3]跳频信号2D-DOA与极化参数的欠定估计[J]. 张东伟,郭英,齐子森,侯文林,张波. 哈尔滨工业大学学报. 2016(04)
[4]多跳频信号波达方向与极化状态联合估计算法[J]. 张东伟,郭英,齐子森,侯文林,张波,李教. 电子与信息学报. 2015(07)
[5]基于加权1范数的稀疏重构波达方向估计算法[J]. 韩树楠,李东生,张浩,雍爱霞. 探测与控制学报. 2015(02)
[6]UBSS and blind parameters estimation algorithms for synchronous orthogonal FH signals[J]. Weihong Fu,Yongqiang Hei,Xiaohui Li. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2014(06)
[7]基于空时频分析的多分量跳频信号DOA估计[J]. 陈利虎. 系统工程与电子技术. 2011(12)
本文编号：3141035
【文章来源】：上海交通大学学报. 2020,54(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
FH信号L型阵列接收示意图
SVD降维的计算复杂度为O(ML2),FFT测频的计算复杂度为(L lg L)/2,一次空间频率配对的计算复杂度为O(L(4M2+2M)),本文算法的计算复杂度主要由SBL算法决定.其中SBL算法单次迭代的计算复杂度为O(NM2),但是每次收敛需要的迭代次数无固定理论值,需要根据算法实际的应用场景而定.本文通过改进SBL算法的σ e 2 初始值设置,加快了算法收敛速度.3 实验结果与分析
实验2 对比分析SBL-Capon和 MSCS两种算法在不同空间频率间隔下的空间频率估计精度.由空间频率定义和空间角几何关系可知,空间频率的估计精度对DOA的解算精确性有重要影响.为了方便控制仿真中各FH信号间的空间频率间隔,由于MSCS算法只适用于非相干信源,所以取入射角相近的两个非相干FH信号.其入射角分别设为(25°,64°)和(27°,62°),频率集均为{71,86,97} MHz,跳周期分别为100和50 μs,采样率为200 MHz,采样时长为1 ms,信噪比0 dB,快拍数为80.经计算,两个FH信号的空间频率分别为(0.192 8,0.089 9),(0.233 5,0.108 9),(0.263 4,0.122 8)和(0.186 2,0.094 9),(0.225 5,0.114 9),(0.254 4,0.129 6).图3为SBL-Capon和 MSCS两种算法的空间频率估计结果.从图3(b)和3(d)可知,当FH信号源的空间频率间隔较小时(即空间角度相近),SBL-Capon算法的估计精度优于 MSCS算法的估计精度.图4所示为空间频率估计的方均根误差随最小空间频率间隔的变化情况,图中ΔS为最小空间频率间隔,空间频率范围为0.01～0.1,最小间隔0.02,空间频率的方均根误差为
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效的多跳频信号2D-DOA估计算法[J]. 于欣永,郭英,张坤峰,眭萍,李雷,李红光,孟涛. 系统工程与电子技术. 2018(06)
[2]多跳频信号频率跟踪与二维波达方向实时估计算法[J]. 张东伟,郭英,张坤峰,齐子森,韩立峰,尚耀波. 电子与信息学报. 2016(09)
[3]跳频信号2D-DOA与极化参数的欠定估计[J]. 张东伟,郭英,齐子森,侯文林,张波. 哈尔滨工业大学学报. 2016(04)
[4]多跳频信号波达方向与极化状态联合估计算法[J]. 张东伟,郭英,齐子森,侯文林,张波,李教. 电子与信息学报. 2015(07)
[5]基于加权1范数的稀疏重构波达方向估计算法[J]. 韩树楠,李东生,张浩,雍爱霞. 探测与控制学报. 2015(02)
[6]UBSS and blind parameters estimation algorithms for synchronous orthogonal FH signals[J]. Weihong Fu,Yongqiang Hei,Xiaohui Li. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2014(06)
[7]基于空时频分析的多分量跳频信号DOA估计[J]. 陈利虎. 系统工程与电子技术. 2011(12)
本文编号：3141035
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