基于旋转均匀圆阵的单近场源参数估计解模糊算法

doi:10.3969/j.issn.0372-2112.2017.03.012

电子学报 ›› 2017, Vol. 45 ›› Issue (3): 584-590.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2017.03.012

基于旋转均匀圆阵的单近场源参数估计解模糊算法

陈鑫, 刘振, 魏玺章

国防科学技术大学电子科学与工程学院, 湖南长沙 410073

收稿日期:2015-06-04 修回日期:2015-12-07 出版日期:2017-03-25
- 作者简介:
- 陈鑫男,1992年2月出生于重庆南岸.2014年7月毕业于国防科技大学信息工程专业获学士学位.现为国防科技大学电子科学与工程学院硕士研究生.主要研究方向为阵列信号处理、无源定位等.E-mail:nudtcx@163.com;刘振男,1983年7月出生于江苏泰兴,2013年6月毕业于国防科技大学信息与通信工程专业获博士学位.现为国防科技大学电子科学与工程学院讲师.主要研究方向为雷达波形设计、雷达抗干扰、无源定位等.E-mail:zhen_liu@nudt.edu.cn;魏玺章 男,1976年4月出生于河北吴桥,2002年12月毕业于国防科技大学信息与通信工程专业获博士学位.现为国防科技大学电子科学与工程学院研究员、博士生导师.主要研究方向为雷达目标识别、雷达电子对抗等.E-mail:liweier@nudt.edu.cn
- 基金资助:
- 国家自然科学基金 (No.61401481，No.61271442）

Ambiguity Resolving in Parameter Estimation of a Single Near-Field Source via Rotating Uniform Circular Array

CHEN Xin, LIU Zhen, WEI Xi-zhang

School of Electronic Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha, Hunan 410073, China

Received:2015-06-04 Revised:2015-12-07 Online:2017-03-25 Published:2017-03-25
- Supported by:
- National Natural Science Foundation of China (No.61401481, No.61271442)

摘要/Abstract

摘要：

基于阵列的信源定位在无线通信、雷达、声纳等领域运用广泛.针对均匀圆阵下单个高频近场源参数估计存在相位模糊的情况，本文提出利用旋转使同一阵元形成虚拟短基线的解模糊算法.首先，为了对旋转前后两组观测数据进行配准，在圆阵中心设置参考阵元并利用其初始相位差对其他阵元数据进行相位补偿；随后，在通过复共轭积计算各阵元旋转前后无模糊相位差的基础上，使用最小二乘法反演出近场源的方位、俯仰和距离；进一步地，利用反演得到的无模糊近场源参数消除旋转前最长基线阵元间接收信号的相位差模糊，得到长基线下的高精度参数；最后，利用仿真实验验证了本文算法在高频单近场源下的解模糊性能.

关键词: 近场源, 旋转, 均匀圆阵, 参数估计, 相位模糊

Abstract:

Source localization with an array is an important topic for wireless communication,radar,sonar,etc.In order to resolve the phase ambiguity in parameter estimation of a single high frequency near-field source with uniform circular array (UCA),a rotation-based algorithm is introduced to make the same sensor form virtual short base-line.First,a reference sensor is set at the center of UCA and its initial phase difference is utilized to compensate the measurements of other sensors,which are received before and after rotating UCA.Then,based on the phase difference of each sensor computed by correlation,the azimuth angle,elevation angle and range of the source can be estimated by least squares.Further,by using the obtained source parameters without ambiguity to eliminate the phase difference ambiguity of sensors with the longest base line before rotation,we can acquire more precise source parameters.Finally,the efficiency and performance of the method for a single high frequency source is verified by several simulations.

Key words: near-field source, rotation, uniform circular array, parameters estimation, phase ambiguity

中图分类号:

TP911

陈鑫, 刘振, 魏玺章. 基于旋转均匀圆阵的单近场源参数估计解模糊算法[J]. 电子学报, 2017, 45(3): 584-590.

CHEN Xin, LIU Zhen, WEI Xi-zhang . Ambiguity Resolving in Parameter Estimation of a Single Near-Field Source via Rotating Uniform Circular Array[J]. Acta Electronica Sinica, 2017, 45(3): 584-590.

参考文献

[1] 吴林晟,周希朗,高为,等.一种基于改进遗传算法的只测向无源定位技术[J].电子与信息学报,2006,28(12):2252-2255. Wu Lin-sheng,Zhou Xi-lang,Gao Wei,et al.A bearing-only passive location method based on improved genetic algorithm[J].Journal of Electronics & Information Technology,2006,28(12):2252-2255.(in Chinese)
[2] M N El Korso,R Boyer,S Marcos,et al.Conditional and Unconditional Cramér-Rao Bounds for near-field source Localization[J].IEEE Trans Signal Process,2010,58(5):2901-2907.
[3] 王波,王树勋.一种基于二阶统计量的近场源三维参数估计方法[J].电子与信息学报,2006,28(1):45-49. Wang Bo,Wang Shu-xun.A three-dimensional parameter estimation method of near field sources based on second statistics[J].Journal of Electronics & Information,2006,28(1):45-49.(in Chinese)
[4] 吴云韬,张彦斌,曹辉,等.均匀圆阵下单个近场源信号四维参数估计快速算法[J].武汉工程大学学报,2013,35(3):75-78. Wu Yun-tao,Zhang Yan-bin,Cao Hui,et al.Fast algorithm for four-dimensional parameter estimation of signal near-field source with uniform circular array[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2013,35(3):75-78.(in Chinese)
[5] Lee J H,Park D H,Park G T,et al.Algebraic path-following algorithm for localising 3-D near-field sources in uniform circular array[J].Electronics Letters,2003,37(17):1283-1285.
[6] 王伟,马跃华,李欣.基于相位差的均匀圆阵DOA估计新方法[J].系统工程与电子技术,2012,34(10):1994-1998. Wang Wei,Ma Yue-hua,Li Xin.New method of DOA estimation for UCA based on phase difference[J].Systems Engineer and Electronics,2012,34(10):1994-1998.(in Chinese)
[7] Wu Y T,Wang H,Huang L T,et al.Fast algorithm for three-dimensional single near-field source localization with uniform circular array[A].Proceedings of IEEE CIE International Conference on Radar[C].Chengdu,China:IEEE,2011.350-352.
[8] Tae-Jin J,Lee K K.Closed-form algorithm for 3-D single-source localization with uniform circular array[J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2014,13(5):1096-1099.
[9] Lin M G,Liu P G,Liu J B.Rotary way to resolve ambiguity for planar array[A].Proceedings of IEEE International Conference on Signal Processing,Communications and Computing[C].Guilin,China:IEEE,2014.170-174.
[10] Bae E H,Lee K K.Closed-form 3-D localization for single source in uniform circular array with a center sensor[J].IEICE Transactions on Communications,2009,E-92B(3):1053-1056.
[11] 贾高伟,常文革.分布式雷达空间目标定位系统性能分析[J].雷达科学与技术,2010,3(8):199-208. Jia Gao-wei,Chang Wen-ge.Analysis of target location for distributed ultra-wideband radar[J].Radar Science and Technology,2010,3(8):199-208.(in Chinese)

[1]	张永胜, 于春锐, 计一飞, 董臻, 张启雷, 于雷, 甘楠, 姚柏栋. 一种基于频域解模糊的星载P波段全极化SAR法拉第旋转效应校正方法[J]. 电子学报, 2023, 51(3): 585-592.
[2]	汪宇玲, 陈立, 黎明, 钟国韵, 何月顺, 常玉祥, 宋伟宁. 基于迹变换和旋转增量调制特征的模糊人脸识别[J]. 电子学报, 2021, 49(12): 2437-2448.
[3]	吕宏, 党磊, 贺蕊. 叠加态涡旋光束经旋转随机粗糙表面的频移特性[J]. 电子学报, 2021, 49(10): 1969-1974.
[4]	王磊, 徐涛, 宋传东, 王海峰, 尤著宏, 宋克俭, 闫欣. 基于深度学习的miRNA与疾病相关性预测算法[J]. 电子学报, 2020, 48(5): 870-877.
[5]	位寅生, 周希波, 刘佳俊. 稳健的基于参数化协方差矩阵估计的空时自适应处理方法[J]. 电子学报, 2019, 47(9): 1943-1950.
[6]	赖锦祥, 雷亮, 阮杨, 邓凯元, 徐初东, 周金运. 基于等积环投影与Zernike矩的快速模板匹配[J]. 电子学报, 2019, 47(6): 1324-1330.
[7]	袁晖坪. 泛延拓矩阵的QR分解[J]. 电子学报, 2019, 47(2): 308-313.
[8]	张行, 常颖, 宋康, 李春国, 杨绿溪. 一种新颖的水声信道参数估计算法[J]. 电子学报, 2019, 47(2): 509-512.
[9]	徐恒舟, 朱海, 朱思峰, 余忠洋. 一种宽范围低复杂度的载波频偏估计算法[J]. 电子学报, 2019, 47(12): 2550-2555.
[10]	杜蛟, 刘春红, 张恩, 尚玉婧, 董乐. 基于拉丁方的GF(p)上q元旋转对称弹性函数的新构造[J]. 电子学报, 2018, 46(9): 2173-2180.
[11]	刘康, 黎湘, 王宏强, 程永强. 涡旋电磁波及其在雷达中应用研究进展[J]. 电子学报, 2018, 46(9): 2283-2290.
[12]	贺雄鹏, 廖桂生, 许京伟, 魏嘉琪. 基于频率轴反转的机动目标距离徙动补偿方法[J]. 电子学报, 2018, 46(6): 1496-1502.
[13]	张俊林, 王彬, 汪洋, 刘明骞. 一种α稳定分布噪声下OFDM信号调制识别与参数估计算法[J]. 电子学报, 2018, 46(6): 1390-1396.
[14]	刘明骞, 郭菲, 李兵兵, 陈钱, 吴芸. Underlay认知网络中时频重叠OFDM信号的信噪比盲估计[J]. 电子学报, 2018, 46(6): 1510-1514.
[15]	刘小宁, 谢宜壮, 陈禾, 李炳沂. 多模式CORDIC算法结构改进与实现[J]. 电子学报, 2018, 46(2): 495-500.

基于旋转均匀圆阵的单近场源参数估计解模糊算法

Ambiguity Resolving in Parameter Estimation of a Single Near-Field Source via Rotating Uniform Circular Array

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics