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基于独立分量分析的均匀圆阵DOA估计算法陈晋央①吴瑛②杨吉祥①①（总参工程兵科研三所洛阳471023）②（解放军信息工程大学信息工程学院郑州450001）摘要在深入研究均匀圆阵阵列流型性质的基础上，结合独立分量分析方法能够稳健完成信号分离的优点，提出了一种基于独立分量分析的均匀圆阵波达方向估计算法。
首先使用复数域ICA算法估计出阵列流型，然后对估计的阵列流型进行周期修正，最后利用圆阵阵列流型的相位关系完成二维DOA估计。
该算法不需要谱峰搜索，并且能够完成来向相近信号的DOA估计。
仿真实验验证了本文算法的有效性，本文算法与MUSIC算法性能相近但是运算量大幅降低。
关键词DOA估计；独立分量分析；均匀圆阵；周期修正；来向相近信号中图分类号TN911.7 文献标志码 ADOA Estimation Algorithm for Uniform Circular Array Based onIndependent Component AnalysisCHEN Jin-yang①WU Ying②Yang Ji-xiang①①(The Third Engineer Scientific Research Institute of the Headquarters of the General Staff,Luoyang 471023,China)②(Institute of Information Engineering, PLA Information Engineering University, Zhengzhou450001,China)Abstract Based on the deep research on array manifold of uniform circular array, combined with the robust performance of independent component analysis(ICA) to separate signals a direction of arrival(DOA) estimation algorithm is proposed. First the algorithm estimates the array manifold using ICA algorithm in complex domain, then period revising is made for the estimated array manifold, at last the DOA estimation is completed employing the phase relation of array manifold. The algorithm avoids the spatial spectrum searching, which is able to get the DOA estimation for closely spaced signals. Simulation result reveals the proposed algorithm has comparative performance to MUSIC but the computational complexity is lower.Key words DOA estimation; independent component analysis; uniform circular array; period revising; closely spaced signals陈晋央jinyang870210@0引言波达方向（Direction of arrival, DOA）估计是阵列信号处理的一个基本问题，也是雷达、通信、声呐等众多领域的重要任务之一。
基于均匀圆阵的信号源DOA和多普勒频率估计算法
黄浩学;吴嗣亮
【期刊名称】《电子学报》
【年(卷),期】2001(029)005
【摘要】本文研究均匀圆形阵列的信号处理问题，提出了一种同时估计空间非相关信号源方位角、俯仰角和多普勒频率的算法.该方法对均匀圆形阵列的输出信号进行模式激励，使其阵列流形具有类似于均匀线性阵列的形式；在此基础上，特征分解构造的波达矩阵，由特征值获得各信号的多普勒频率，由各特征值对应的特征向量处理得到对应信号的到达方向.该方法不需进行谱峰搜索，运算量小，能实现信号的方位角、俯仰角和多普勒频率的自动配对，且具有相当高的分辨率.给出的计算机仿真结果证实了该方法的有效性.
【总页数】3页(P619-621)
【作者】黄浩学;吴嗣亮
【作者单位】北京理工大学电子工程系,;北京理工大学电子工程系,
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.7
【相关文献】
1.均匀圆阵下的宽带信号DOA估计算法 [J], 曾浩;朱自华;李慧君;王娅
2.均匀圆阵天线中DOA估计算法的研究 [J], 孙翠珍
3.基于均匀圆阵的信号源DOA估计方法 [J], 黄华生;蒋泽
4.基于均匀圆阵模式空间和多重旋转不变子空间算法的完备二维DOA估计算法[J], 崔开博;黄敬健;陈曦;袁乃昌
5.基于均匀圆阵的Toeplitz解相干DOA估计算法 [J], 程云翔;姜凯;娄利民;俞靓;;;;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
空间平滑技术是一种降维类算法，它是通过牺牲有效阵元数，来换取解相干的能力。
前后向平滑技术是对单项平滑技术的改进，获得解相干能力的基础上，尽量的减少牺牲的有效孔径。
{ 在均匀直线阵列中，如果有N个相干信号源，那么就需要有2N个阵元。
}对于理想情况下的独立信号源，它的相关函数具有Toeplitz性质。
对于存在相干信源时，其相关函数的Toeplitz性质被破坏，一般只是对角占优矩阵。
分数低阶矩：二阶统计量{SOS}和高阶统计量｛HOS｝高阶累积量良好的性质：拟制加性高斯噪声，阵列校正与孔径扩展；在实际中遇到的很多信号和噪声都是非高斯性的，具有尖峰和远离观测值的突发电平，它的PDF的拖尾具有较慢的衰减性。
基于双平行线阵，根据关系式子可以采用传播算子方法来进行。
ESPRITE算法要求阵列结构具有旋转不变特性，单独的圆阵不满足这一条件。
可以引入相位模式空间，其基本思想是采用相位模式激励法将UCA的方向矩阵转化为虚拟均匀线阵，满足范德蒙形式。
阵列内插基本思想：不同线阵间的转换关系可以用阵列流形来表征。
以上两种方法都是解决均匀圆阵的阵列流形不满足范德蒙形式，使其满足条件，可以用均匀线阵的方法来处理均匀圆阵。
均匀圆阵：全方位角覆盖、可提供俯仰角估计、方向图波束形状恒定。
为了把只适用于均匀线阵的ESPRITE算法、空间平滑技术等推广到均匀圆阵中，采用预处理技术将均匀圆阵从空间映射到波束空间，采用实特征值分解方法得到信号和噪声子空间。
分布式目标信号：目标信号为一群满足一定统计分布的散射体的集合。
一般情况下，线阵的分辨力要好于圆阵。
在阵元间距固定的情况下，阵列的分辨力与阵列孔径成正比，即随着阵元数的增加而变好。
空时信号处理之间的区别：空域处理的时间差与角度有关（阵元的位置相当于对空间的采样），而时域处理中的时间差则是一个常数（时间差等于采样频率的倒数）。
信号源数估计：存在虚警或漏警，即估计的信号源数与实际的信源数存在偏差，造成信号子空间与噪声子空间估计不准，导致两者之间不完全正交。
均匀圆阵下的宽带信号DOA估计算法曾浩;朱自华;李慧君;王娅【期刊名称】《电路与系统学报》【年(卷),期】2013(018)001【摘要】For the DOA estimation of broadband signal,it is required to scan in full band,which degrades the resolution and increases computing load.Then the proposed approach utilizes only a few sub-bands of the selected narrow band signals to finish the special spectrum estimation based on FFT transformation.The new algorithm achieves higher resolution in DOA estimation and less computing load as well.The steps of proposed strategy are presented and the performance of the computing load is analyzed in detail.In addition,the resolution and estimation error are also introduced through simulations.All the discussion employs the circle array,which is used more widely compared with linear array.%为了解决传统宽带信号DOA估计在全频段作谱峰搜索所得空间谱分辨率较低和计算量非常大的问题,新算法采用FFT变换,仅仅通过采用选取的部分频带数据进行基于子空间的空间谱估计,不仅可以提高宽带信号DOA估计的分辨率,同时减少了运算量.文章介绍了算法实现过程,并对算法计算量进行了定量分析,分辨率和误差性能则通过仿真进行比较分析.另外,算法以均匀圆阵为模型,相对于线阵结构,使所得结论更加具有实用性.【总页数】6页(P432-436,402)【作者】曾浩;朱自华;李慧君;王娅【作者单位】重庆大学通信工程学院,重庆400030;西南电子技术研究所,四川成都610036;重庆大学通信工程学院,重庆400030;重庆大学通信工程学院,重庆400030;重庆大学通信工程学院,重庆400030【正文语种】中文【中图分类】TN911.7【相关文献】1.一种有效的相关噪声背景下宽带相干信号 DOA 估计算法 [J], 张进;叶中付;毛云祥2.基于均匀圆阵的信号源DOA和多普勒频率估计算法 [J], 黄浩学;吴嗣亮3.脉冲噪声环境下宽带循环平稳信号DOA估计算法 [J], 尤国红;邱天爽;兰天4.一种新的未知相关噪声下的宽带相干信号DOA估计算法 [J], 张进;叶中付;王伟5.一种改进的信号子空间聚焦宽带DOA估计算法 [J], 贾思宇;路茗;丁华泽;陈明;赵鲁阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《基于均匀圆阵的循环平稳信号的DOA估计》篇一一、引言在信号处理领域，方向到达（Direction of Arrival，简称DOA）估计是一项关键技术，广泛应用于雷达、声源定位、无线通信等众多领域。
均匀圆阵（Uniform Circular Array，UCA）因其独特的几何结构和空间采样特性，在DOA估计中表现出色。
本文将重点探讨基于均匀圆阵的循环平稳信号的DOA估计方法，并分析其性能及优势。
二、均匀圆阵的原理与特点均匀圆阵是一种由等间隔排列的传感器组成的圆周结构。
相比于其他阵列结构，均匀圆阵具有以下特点：1. 空间覆盖性：均匀圆阵可实现对空间信号的全方位覆盖，适用于多种场景下的DOA估计。
2. 空间采样：通过合理的传感器间距和相位差计算，可以精确地获取信号的空间信息。
3. 循环平稳性：当信号具有循环平稳特性时，均匀圆阵可以更有效地提取信号特征，提高DOA估计的准确性。
三、循环平稳信号的DOA估计方法针对循环平稳信号的DOA估计，本文提出了一种基于均匀圆阵的算法。
该方法主要包括以下步骤：1. 信号接收：利用均匀圆阵接收来自不同方向的循环平稳信号。
2. 特征提取：通过循环谱分析等方法，提取信号中的循环平稳特征。
3. 空间滤波：利用均匀圆阵的空间采样特性，对接收到的信号进行空间滤波处理。
4. DOA估计：通过比较不同方向上的信号强度和相位差，估计信号的到达方向。
四、算法性能分析本文所提出的基于均匀圆阵的循环平稳信号DOA估计方法具有以下优势：1. 高精度：由于利用了循环平稳特性，该方法可以更准确地提取信号特征，从而提高DOA估计的精度。
2. 稳健性：该方法对噪声和干扰具有较强的抑制能力，提高了DOA估计的稳健性。
3. 高效性：通过空间滤波处理，可以降低算法的计算复杂度，提高实时性。
五、实验结果与分析为了验证本文所提出算法的有效性，我们进行了实验验证。
实验结果表明，该方法在多种场景下均能实现高精度的DOA估计。
基于均匀圆阵的宽带信号doa估计算法
随着通信技术的不断发展，宽带信号的使用越来越广泛。
在信号处理中，根据信号到达角度（DOA）的估计可以帮助我们确定信号源的位置，而基于均匀圆阵的宽带信号DOA估计算法是一种常用的方法。
首先，我们需要了解均匀圆阵的基本知识。
均匀圆阵是指指向同一方向的单元之间的距离相等的阵列。
在信号处理中，我们可以通过利用均匀圆阵的结构来获取多个信号源的DOA信息。
接下来，我们讨论关于宽带信号DOA估计的方法。
一种常用的方法是通过将基带信号进行变换，将其转化为窄带信号再进行处理。
这种方法被称为窄带化处理，其中常用的转换方式有傅里叶变换和离散余弦变换。
在窄带化处理之后，我们可以使用传统的DOA估计算法进行处理，例如MUSIC算法和SS-MUSIC算法。
此外，还有一种直接估计宽带信号DOA的方法，被称为重叠子阵法。
这种方法利用了均匀圆阵的结构，将其拆分为多个子阵，并将每个子阵的数据进行拼接处理，从而获得更多的信息以提高DOA估计的精度。
在实际应用中，我们可以针对具体场景使用不同的算法来进行处理。
例如，在室内信号处理中，可以使用HOM-MUSIC算法；在GPS信号处理中，可以使用FAST算法。
同时，我们也需要注意一些实际应用中可能会遇到的问题，例如阵列元素的归一化，信噪比的影响等，来保证算法的准确性和稳定性。
总之，基于均匀圆阵的宽带信号DOA估计算法是一种常用的方法，在信号处理中具有广泛的应用。
我们需要深入理解其原理和方法，不
断优化算法以提高DOA估计的精度和鲁棒性，从而为实际场景中的信
号处理提供更好的解决方案。
《基于均匀圆阵的循环平稳信号的DOA估计》篇一一、引言在信号处理领域，方向到达（Direction of Arrival，简称DOA）估计是一项关键技术，广泛应用于雷达、声源定位、无线通信等众多领域。
均匀圆阵（Uniform Circular Array，UCA）因其结构简单且能提供良好的空间分辨率而被广泛应用于DOA估计中。
本文将重点探讨基于均匀圆阵的循环平稳信号的DOA估计技术，通过对该技术的理论推导及性能分析，旨在提高DOA估计的准确性和鲁棒性。
二、基本理论及系统模型均匀圆阵是一种特殊的阵列结构，其阵元在圆周上均匀分布。
当信号入射到均匀圆阵时，不同阵元间的相位差与信号的波达方向有关。
因此，通过分析阵元间的相位差，可以估计出信号的DOA。
循环平稳信号是指信号在某个周期内具有循环统计特性。
在实际应用中，许多自然信号和人工信号都具有一定的循环平稳特性。
因此，利用循环平稳信号的这一特性，可以提高DOA估计的准确性。
本文的系统模型为：基于均匀圆阵的循环平稳信号DOA估计系统。
该系统通过接收循环平稳信号，利用均匀圆阵的阵列响应和信号的循环统计特性，实现DOA估计。
三、算法推导及性能分析针对基于均匀圆阵的循环平稳信号DOA估计问题，本文提出了一种基于子空间分解的算法。
该算法首先通过计算均匀圆阵的阵列响应，得到信号的协方差矩阵；然后利用循环平稳特性对协方差矩阵进行特征分解，得到信号子空间和噪声子空间；最后通过MUSIC（Multiple Signal Classification）算法在信号子空间中进行DOA估计。
在算法性能方面，本文从理论角度对算法的估计精度、鲁棒性等方面进行了分析。
通过仿真实验，验证了算法的有效性及性能优越性。
四、仿真实验及结果分析为了验证本文所提算法的有效性及性能优越性，我们进行了仿真实验。
实验中，我们分别采用了不同信噪比、不同入射角度的循环平稳信号进行测试。
实验结果表明，本文所提算法在各种情况下均能实现准确的DOA估计，且具有较高的估计精度和鲁棒性。
一种基于均匀圆阵的宽频段相干源二维DOA估计方法
李膺东;何明浩;胡林华
【期刊名称】《空军预警学院学报》
【年(卷),期】2002(016)001
【摘要】基于均匀圆阵,在频率估计的基础上,提出了一种适用于宽频段窄带相干信号的二维DOA估计新方法.计算机仿真表明该方法在总阵元数没有超过UCA-RB-MUSIC法中所需阵元教的前提下,在宽频段内对相干源的二维DOA估计有高精度,而且对接收信噪比的变化表现出很强的鲁棒性.
【总页数】3页(P8-10)
【作者】李膺东;何明浩;胡林华
【作者单位】空军雷达学院研究生队,湖北,武汉,430019;空军雷达学院微波工程系,湖北,武汉,430019;空军雷达学院微波工程系,湖北,武汉,430019
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.7
【相关文献】
1.一种基于均匀圆阵的自适应单脉冲测角方法 [J], 赵英俊;李荣锋;王永良;刘维建
2.一种基于空域滤波的空间临近相干源角度估计方法 [J], 郑轶松;陈伯孝;杨明磊
3.一种基于双平行线阵相干源二维波达方向估计的新方法 [J], 曾操;廖桂生;王洪洋
4.一种基于循环互相关的非相干源信号方向估计方法 [J], 黄知涛;王炜华;姜文利;周一宇
5.一种基于L型阵列的改进的二维DOA估计方法 [J], 杨艳飞;高健;张兴敢
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一种均匀圆阵子阵干扰抑制DOA估计算法
苏成晓;罗景青
【期刊名称】《信号处理》
【年(卷),期】2010(26)9
【摘要】常规空间谱估计算法在强干扰背景下往往无法正确估计弱信号的来波方向.针对此问题,本文提出了一种均匀圆阵子阵干扰抑制波达方向估计算法.将整个阵列划分为若干个子阵,利用提出的最小二乘波束形成算法分别对子阵波束加权以抗干扰,加权后的子阵可以看作是一个‘有向阵元',将它们组成一个新的虚拟阵列,再进行超分辨谱估计.该方法通过子阵波束形成抑制强干扰,子阵输出中消除了强干扰分量,因此能够实现弱信号波达方向的正确估计,同时弱信号到达角估计的成功概率也得到了提高.最后计算机仿真实验验证了本文算法的有效性和正确性.
【总页数】6页(P1355-1360)
【作者】苏成晓;罗景青
【作者单位】解放军电子工程学院,合肥230037;解放军电子工程学院,合肥230037
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.7
【相关文献】
1.一种均匀圆阵DOA估计算法及衰落信道中性能仿真 [J], 古艳涛;徐生渝;李明;熊思民;谢显中
2.一种基于子阵列合成的DOA估计算法 [J], 许文龙;蒋伟;尚勇;项海格
3.一种均匀圆阵DOA估计算法及衰落信道中的性能仿真 [J], 古艳涛;徐生渝;熊思民;谢显中
4.一种均匀圆阵DOA估计算法 [J], 张瑾;赵益民;王琦
5.一种均匀圆阵DOA估计算法及衰落信道中性能仿真 [J], 古艳涛;徐生渝;等因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
均匀圆阵下一种宽带类MUSIC算法摘要：针对为解决对雷达和通信中宽带信号定位问题，并提高定位精度，提出了一种均匀圆阵下的DOA估计方法，该方法对宽带信号进行快速傅里叶变换（FFT），以窄带多重信号分类（MUSIC）算法为依据，将宽带信号分解为不同频带上的窄带信号，通过对每个频带进行窄带信号子空间处理，获得信号角度的估计，将多重信号角度估计组合得到宽带信号的方位角和俯仰角。
经过理论推导及仿真验证，该算法具有高精确定位及全向测向的优点。
关键词：波达方向估计；多重信号分类算法；子空间处理1 引言宽带信号相比较窄带信号具有携带信息量大，背景噪声相关性弱，有利于参数估计、目标检测及目标特征提取等优点，目前对宽带信号子空间处理算法的研究主要分为基于非相干信号的处理方法（Incoherent SignalsSubspace Method，简称ISM）和基于相干信号的处理方法（Coherent SignalsSubspace Method，简称CSM）。
ISM算法能较好地对宽带非相干信号进行DOA估计，但不能估计宽带想干信号，CSM可以估计相干信号，但CSM算法需要构建聚焦矩阵并进行预估计，运算量大，估计精度易受影响。
很多相关文献所采用的阵列模型均为均匀线阵，然而在实际应用中，需要对处在空间中的信号进行水平角和俯仰角的估计。
所以，采用均匀圆阵的宽带类MUSIC算法具有较大的实用意义。
2 宽带阵列信号数学模型宽带信号的不同频率成分在相同间距的阵元间产生的相位差不同，即不同频率的信号所对应的阵列方向矢量不同。
可以将宽带信号划分为频率非重叠的窄带信号。
考虑由N个全向阵元组成均匀圆形天线阵，阵列位于x-y平面，圆心位于原点，半径R为信号半波长，其阵元位置矢量为pn，n=1，…，N。
其中，T代表转置。
空间具有D个远场宽带信号si（t）（i=1，2，…，D）入射到圆形阵列上，假设信号的带宽为pn=Rcos2πN（n-1）Rsin2πN（n-1）（1）B，阵元之间干扰噪声为高斯白噪声，功率为σ2，信号以平面波形式在空间沿波数向量ki的方向传播，宽带信号的阵列接收向量的第k次快拍为x（k），其表达式为：x（k）=[x1（k），x2（k），…，xN（k）]T（2）第n个阵元接收数据第k次快拍为：xn（k）=∑Di=1si（k+τni）+nn（k）（n=1，2，…，N）（3）式中，nn（k）表示阵元n上的高斯白噪声，τni表示第i个信号到达阵元n时相对于到达参考阵元的时延，即：τni=1cpnT α（4）其中，α=k|k|为单位向量，方向是信号的来向，k为波数向量，|k|=2πλ为波数，λ表示信号的波长。
