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第一部分 纵览3

第1章 用于来波方向估计的天线阵列3

1.1 引言3

1.2 旋转测向天线3

1.3 常规测向天线7

1.4 天线阵7

1.4.1 线阵8

1.4.2 阿德考克阵列8

1.4.3 阵元间距10

1.4.4 Butler矩阵12

1.4.5 单脉冲15

1.4.6 乌兰韦伯阵列15

1.4.7 平面阵17

1.5 测向算法和阵列18

参考文献18

第2章 非均匀线阵对高斯信源的方位估计：广义似然比测试方法概述20

2.1 引言20

2.2 检测估计问题的GLRT基本原理22

2.3 均匀和稀疏天线阵列的GLRT检测估计结果27

2.3.1 非常规情况27

2.3.2 常规情况30

2.4 结论36

参考文献38

第二部分 DOA方法43

第3章 宽带信号的DOA估计43

3.1 非相干宽带DOA估计45

3.2 相干宽带DOA估计46

3.2.1 相干信号子空间方法46

3.2.2 BICSSM47

3.2.3 WAVES48

3.3 TOPS49

3.3.1 理论49

3.3.2 信号子空间投影53

3.3.3 性能评估54

3.3.4 定位用TOPS的改进57

3.4 结论59

参考文献59

第4章 使用模型空间处理的相干宽带DOA估计62

4.1 引言62

4.2 系统模型63

4.3 相干宽带处理中的聚焦矩阵63

4.4 空间重采样方法64

4.5 模型分解65

4.5.1 线性阵列65

4.5.2 模型截断66

4.6 模型空间处理67

4.6.1 聚焦矩阵67

4.6.2 空间重采样矩阵68

4.7 模型空间算法69

4.8 仿真69

4.8.1 两个信号源一组70

4.8.2 五个辐射源分为三组72

4.9 结论74

参考文献74

第5章 三维目标定位76

5.1 DOA估计方法76

5.1.1 提取yi79

5.1.2 提取zi79

5.1.3 提取di79

5.1.4 配对yi、zi、di80

5.1.5 复幅值估计80

5.1.6 带噪信号81

5.2 距离估计法81

5.3 目标位置估计和仿真结果83

5.4 结论88

参考文献89

第6章 时变极化移动源测向的极化时频MUSIC法90

6.1 引言90

6.2 信号模型91

6.2.1 时频分布91

6.2.2 空间时频分布92

6.3 空间极化时频分布93

6.3.1 极化模型93

6.3.2 极化时频分布94

6.3.3 空间极化时频分布95

6.4 极化时频MUSIC算法96

6.5 空间—极化相关97

6.6 具有时变极化特性的移动辐射源98

6.6.1 极化分集和数据样本的选择98

6.6.2 PTF-MUSIC中的极化分集考虑99

6.7 仿真结果101

6.8 结论105

参考文献105

第7章 DOA-时延联合估计的一维树状结构算法107

7.1 引言107

7.2 系统模型108

7.3 提出的算法111

7.3.1 S-ESPRIT111

7.3.2 T-ESPRIT112

7.3.3 TST-ESPRIT114

7.4 仿真和讨论119

7.5 结论122

参考文献123

附录7.A 式（7.24）中的噪声特性124

第8章 基于开关无源阵列的DOA估计算法125

8.1 引言125

8.2 开关的寄生阵列126

8.3 双路径模型的宽带测向方法128

8.3.1 多径环境中的宽带信号128

8.3.2 方法描述128

8.3.3 方法性能分析130

8.4 开关无源阵的改进MUSIC算法132

8.5 结论137

参考文献138

第9章 非圆信号的DOA估计：性能下界和算法140

9.1 引言140

9.2 阵列信号模型140

9.3 MUSIC类算法141

9.3.1 基于R'y,T的MUSIC类算法142

9.3.2 基于Ry,T和R'y,T的MUSIC类算法142

9.4 渐近最小方差估计148

9.5 非圆高斯信号的随机Cramer-Rao界150

9.6 BPSK信号的随机Cramer-Rao界151

9.7 仿真实例153

9.8 结论165

参考文献165

第10章 散射源定位168

10.1 引言168

10.2 阵列模型169

10.2.1 相干分布源模型170

10.2.2 非相干分布源模型171

10.3 参数估计技术172

10.3.1 相干源参数估计172

10.3.2 非相干源估计技术175

10.4 结论183

参考文献183

第三部分 辐射源定位问题189

第11章 多部无线电发射机的直接定位法189

11.1 引言189

11.2 数学基础191

11.3 定位192

11.3.1 未知波形信号192

11.3.2 已知波形信号193

11.4 数值举例196

11.4.1 例1196

11.4.2 例2197

11.4.3 例3198

11.4.4 例4198

11.4.5 例5198

11.5 结论200

参考文献200

附录11.A用于未知波形的Cramer-Rao201

附录11.B未知高斯波形的CRB203

附录11.C未知波形的DPD性能分析205

附录11.D有限长度观察值的频域表达210

第12章 不确定情况下的到达方向估计211

12.1 简介211

12.2 基本DOA估计信号模型212

12.3 信号模型和系统参数中的偏差214

12.3.1 误差源214

12.3.2 改进稳健性214

12.4 噪声模型中的误差216

12.4.1 定量和定性的稳健性216

12.4.2 稳健性过程218

12.5 矩阵处理举例221

12.6 结论224

参考文献224

第13章 DOA天线阵的耦合模型226

13.1 简介226

13.2 天线导向向量模型227

13.3 导向向量误差以及它们在DOA估计中的影响230

13.4 耦合模型232

13.5 在DOA估计中的耦合影响236

13.6 误差补偿237

13.7 结论243

参考文献243

第四部分 DOA估计的特定应用247

第14章 主波束干扰下目标角坐标系的最大似然估计：应用于原始数据247

14.1 简介247

14.2 目标角度坐标系估计的MLE算法247

14.3 目标角坐标估计的CRLB值251

14.4 MLE算法仿真结果255

14.5 记录实时数据的测试258

14.5.1 雷达捕获数据的描述259

14.5.2 数据捕获试验设置259

14.5.3 理论与实际雷达波束比较260

14.5.4 基于已有实际数据的MLE264

14.6 结论264

参考文献265

第15章 用于听觉定位与空间选择性聆听的宽带测向267

15.1 引言267

15.2 仿真与典型事例267

15.3 自然声音的特征268

15.4 谱分解269

15.5 基于时延和相对衰减的测向方法270

15.5.1 常规方法270

15.5.2 利用传感器间的时延估计DOA271

15.5.3 在反射空间中的子空间方法272

15.5.4 基于相对衰减的DOA估计272

15.6 谱加权DOA估计274

15.7 信源分离算法275

15.8 试验结果276

15.8.1 试验所用的参数值277

15.8.2 源是正弦曲线时的算法性能278

15.8.3 源数量增加时的算法性能279

15.8.4 传感器间距变化时的算法性能279

15.8.5 源紧密排列时的算法分辨率280

15.8.6 用两个实际的传感器阵列在多语音场合下录音的声源分离性能组织280

15.8.7 用于收听测试的性能衡量282

15.8.8 有头状体时的算法性能282

15.9 结论283

参考文献283

选择书目284

第16章 机械扫描天线警戒雷达系统的多目标参数估计287

16.1 引言287

16.2 数学模型和问题描述287

16.3 估计算法289

16.3.1 渐进的最大似然估计289

16.3.2 AML-RELAX估计因子291

16.4 性能分析293

16.5 结论302

参考文献302

第17章 UWB双向信道建模中的联合DOA/DOD/DTOA估计系统303

17.1 简介303

17.2 UWB双向信道语音系统304

17.3 UWB的参数化多路径建模305

17.3.1 多路径模型305

17.3.2 子带模型306

17.3.3 球面波模型306

17.3.4 两条单向测量、配对和集群307

17.4 UWB有向信道的基于ML的参数估计308

17.4.1 极大似然参数估计308

17.4.2 数学期望最大化算法309

17.4.3 SAGE算法309

17.4.4 连续干扰对消类型的方法310

17.4.5 关于子带的考虑312

17.4.6 天线方向性的反卷积312

17.5 试验312

17.5.1 测量设备使用说明312

17.5.2 测量环境313

17.5.3 结果314

17.6 结论314

参考文献317

第18章 通过利用信号特性的常规方法改进319

18.1 周期平稳319

18.2 数据模型320

18.3 高分辨率算法320

18.3.1 周期MUSIC算法320

18.3.2 扩展的周期MUSIC算法321

18.3.3 根周期MUSIC算法325

18.4 非选择性波束形成技术328

18.4.1 数据模型328

18.4.2 周期平稳信号的波束形成328

18.4.3 周期平稳信号的最小方差波束形成329

18.4.4 讨论329

18.4.5 仿真330

18.5 结论331

参考文献331

第五部分 试验设置及结果335

第19章 DOA天线阵测量和系统校准335

19.1 导言335

19.2 方向向量模型336

19.3 校准过程339

19.3.1 终端耦合340

19.3.2 辐射模式测量340

19.3.3 射频子系统的校正过程342

19.3.4 应用实例344

19.4 结论344

参考文献345

第20章 DOA估计中的ESPAR天线信号处理347

20.1 引言347

20.2 ESPAR天线原理348

20.2.1 结构和公式348

20.2.2 信号模型351

20.3 高精度DOA估计352

20.3.1 单口天线的相关矩阵352

20.3.2 电抗域信号处理353

20.3.3 计算机仿真355

20.3.4 试验验证359

20.4 实际系统应用362

20.4.1 卫星姿态和方向控制362

20.4.2 无线定位器和自动导引系统363

20.4.3 无线自组织网络363

20.5 结论364

参考文献365

第21章 脉冲多普勒雷达DOA估计新方法368

21.1 导言368

21.2 回顾MUSIC和BS-MUSIC算法369

21.3 高频雷达模型371

21.4 二维基于预滤波的MUSIC算法371

21.5 2DP-MUSIC算法总结374

21.6 性能分析374

21.6.1 MUSIC、BS-MUSIC和2DP-MUSIC样本零谱函数375

21.6.2 2DP-MUSIC零谱的期望376

21.6.3 分辨门限377

21.7 仿真377

21.8 试验结果380

21.9 结论382

参考文献382

附录21.A 式（21.24）的推导385

附录21.B MUSIC谱分辨率387

符号清单388

作者简介389