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第1章　绪论1

1.1 引言1

1.2　空间谱估计的发展及现状2

1.3　展望9

1.4　本书结构及内容安排11

参考文献13

第2章　空间谱估计基础18

2.1　引言18

2.2　空间谱估计数学模型18

2.2.1　通常情况下的数学模型19

2.2.2　相干信号源数学模型22

2.2.3　宽带信号源数学模型22

2.2.4　分布式目标数学模型23

2.2.5　误差模型25

2.3　阵列模型二阶统计特性26

2.4　空间谱估计基础知识30

2.4.1　阵列的方向图30

2.4.2　基本原理36

2.4.3　波束宽度36

2.4.4　分辨力38

2.4.5　空时等效性39

2.5　信号源数估计40

2.5.1　信息论方法41

2.5.2　平滑秩序列法43

2.5.3　盖氏圆方法46

2.5.4　正则相关技术49

2.5.5　小结50

参考文献52

第3章　线性预测算法55

3.1　引言55

3.2　线性预测的基本原理56

3.3　波束形成的最佳权矢量58

3.3.1　波束形成的最优权59

3.3.2　波束形成与线性预测之间的关系60

3.3.3　最优约束的谱曲线61

3.4　空间谱估计中的线性预测算法62

3.4.1　前向预测算法62

3.4.2　后向预测算法63

3.4.3　双向预测算法64

3.4.4　多阶线性预测算法64

3.5　线性预测算法的推广68

3.5.1　最大熵算法68

3.5.2 自回归模型（AR）算法69

3.5.3　最小模算法70

3.6　算法性能比较73

3.7　小结78

参考文献80

第4章　多重信号分类算法82

4.1　引言82

4.2　MUSIC算法83

4.2.1　经典MUSIC算法83

4.2.2　MUSIC算法的推广形式85

4.2.3　MUSIC算法性能分析88

4.2.4　MUSIC算法仿真分析92

4.2.5　相关结论98

4.3　基于解相干的MUSIC算法98

4.3.1　空间平滑算法99

4.3.2　矩阵重构类算法106

4.4　基于波束空间的MUSIC算法117

4.4.1　波束形成原理及算法118

4.4.2　波束空间算法的性能122

4.4.3　波束空间算法的实验仿真125

4.4.4　相关结论131

4.5　求根MUSIC算法132

4.5.1　Root-MUSIC算法132

4.5.2　Root-MUSIC算法性能134

4.5.3　仿真性能分析136

4.5.4　小结138

4.6　小结138

参考文献139

第5章　最大似然及子空间拟合算法146

5.1　引言146

5.2　最大似然算法147

5.2.1　最大似然准则147

5.2.2　最大似然估计器性能149

5.3.1　子空间拟合问题152

5.3　子空间拟合算法152

5.3.2　子空间拟合算法性能154

5.4　参数模型拟合算法的统一156

5.5　参数模型拟合算法的实现158

5.5.1　交替投影算法159

5.5.2　迭代二次型极大似然算法161

5.5.3　MODE算法163

5.5.4　MVP算法166

5.5.5　遗传算法168

5.6　最大似然函数算法的仿真分析173

5.7　小结179

参考文献180

第6章　旋转不变子空间算法185

6.1　引言185

6.2　旋转不变子空间算法原理186

6.3.1　最小二乘法188

6.3　标准的旋转不变子空间算法188

6.3.2　总体最小二乘法189

6.3.3　结构最小二乘法191

6.4　旋转不变子空间算法的推广193

6.4.1　Toeplitz近似法194

6.4.2　矩阵束的ESPRIT算法196

6.4.3　实值空间的ESPRIT算法197

6.5　旋转不变子空间算法理论性能204

6.6　旋转不变子空间算法实验性能206

6.7　小结210

参考文献211

第7章　子空间迭代与更新215

7.1 引言215

7.2　子空间计算的最优化理论216

7.3.1　梯度类算法218

7.3　子空间迭代算法218

7.3.2　幂迭代算法223

7.3.3　Lanczos算法231

7.4　子空间更新算法236

7.4.1　数据协方差矩阵的更新237

7.4.2　基于特征分解批处理的子空间更新238

7.4.3　基于最优化求解的子空间更新238

7.4.4　基于秩－1子空间更新244

参考文献249

7.5　小结249

第8章 宽带信号的空间谱估计算法253

8.1　引言253

8.2　宽带聚焦矩阵算法254

8.2.1 TCT算法254

8.2.2　RSS算法256

8.2.3　SST算法258

8.2.4　LS类算法259

8.2.5　宽带波束空间的聚焦矩阵算法261

8.3　CSM类聚焦算法框架262

8.4　CSM算法性能分析266

8.5　小结272

参考文献273

第9章　循环平稳信号的空间谱估计276

9.1　引言276

9.2　基于循环平稳的数学模型277

9.2.1　循环平稳信号特性277

9.2.2　数学模型282

9.3　空间谱估计中的循环平稳算法285

9.4　空间谱估计中的共轭循环平稳算法290

9.5　循环平稳算法的性能分析296

9.6　小结301

参考文献301

10.1　引言306

第10章　空间分布式信号源参数估计306

10.2　分布源信号模型307

10.2.1　点目标信号源推广模型308

10.2.2　局部散射信号源模型309

10.2.3　级数展开近似模型310

10.2.4　空间频率近似模型311

10.2.5　两点源近似模型312

10.2.6 广义方向矢量模型和复数角313

10.2.7　单峰对称性约束314

10.2.8　平坦Ricean衰落信道模型315

10.2.9　更复杂的分布源信号模型316

10.3　点目标DOA估计方法的空间扩展模型误差分析316

10.3.1　波束形成估计方法317

10.3.2　常规MUSIC估计方法318

10.3.3　常规ESPRIT估计方法319

10.4　非相干分布源参数估计方法320

10.4.1　最大似然估计方法321

10.4.2　协方差矩阵加权最小二乘匹配法322

10.4.3　伪子空间方法324

10.4.4　加权伪子空间匹配法325

10.5　相干分布源波达方向估计方法327

10.5.1　广义MUSIC估计方法328

10.5.2　最小或最大特征值搜索估计方法328

10.5.3　广义ESPRIT方法330

10.6　实验仿真331

10.7　小结335

参考文献336

第11章　特殊阵列结构的空间谱估计340

11.1 引言340

11.2　模式空间方法341

11.2.1 圆阵的模式空间341

11.2.2　模式空间虚拟均匀线阵的形成344

11.2.3　虚拟均匀线阵与真实均匀线阵的比较346

11.2.4　模式空间平滑算法350

11.2.5 模式空间MODE算法351

11.2.6　模式空间变换的聚焦性354

11.3　非等距线阵设置方法355

11.3.1 阵列信号模糊问题355

11.3.2　非等距线阵的设置359

11.3.3　解相干阵列设置方法365

11.4　虚拟阵列变换法367

11.4.1 内插阵列变换思想368

11.4.2　基于内插阵列变换的DOA算法371

11.5　任意阵列的估计性能373

11.6　算法仿真与分析378

11.7　小结384

参考文献385

12.1　引言390

第12章　基于高阶统计量的空间谱估计390

12.2　高阶累积量特性391

12.3　阵列信号中四阶累积量的特性394

12.4　基于四阶累积量的空间谱算法400

12.4.1 基于四阶累积量的MUSIC算法400

12.4.2　基于四阶累积量的ESPRIT算法401

12.4.3　四阶累积量在空间谱估计中的其他应用405

12.5 基于四阶累积量的DOA算法性能分析407

12.6　小结410

参考文献411

第13章　空间谱估计中的阵列误差校正415

13.1　引言415

13.2　阵列误差及其建模416

13.2.2　阵元通道幅相误差417

13.2.3　阵元位置误差417

13.2.1 阵元方向图误差417

13.2.4　阵元互耦418

13.2.5　仿真实验420

13.3　阵列流型的测量与内插422

13.3.1 内插算法的机理描述423

13.3.2　单极化方位内插算法425

13.3.3　多极化内插算法425

13.3.4　阵列流型的频域内插429

13.3.5　测量离散格点的选择与方位估计误差的关系429

13.4　阵列误差的有源校正方法430

13.4.1　单辅助信源的通道幅相误差校正430

13.4.2 多辅助源的通道幅相和阵元位置误差校正431

13.4.3　多辅助源对阵元位置误差的校正432

13.5　阵列误差的自校正算法434

13.6　阵列校正的辅助阵元法438

13.6.1　算法性能定性讨论440

13.6.2　参数估计统计一致性的证明441

13.6.3 方位估计与方位依赖阵元幅相误差估计的CRB442

13.6.4　辅助阵元法用于阵元位置误差的校正443

13.6.5　计算机仿真结果444

13.7　均匀线阵的互耦校正方法449

13.7.1　算法原理描述450

13.7.2　参数估计统计一致性451

13.7.3　无模糊估计及互耦自由度452

13.7.4　方位估计与互耦矩阵估计的CRB456

13.7.5　计算机仿真结果457

13.8　小结461

参考文献462

第14章 多维空间谱估计466

14.1　引言466

14.2　空域与时域处理的等效性467

14.3　空时二维谱估计470

14.4　信号频率与二维到达角联合估计473

14.4.1　空间二维到达角的估计473

14.4.2　频率与空间二维到达角的联合估计476

14.4.3　频率与空间方位角的估计477

14.5　宽频段阵列的信号频率与二维到达角联合估计479

14.5.1　基于FFT的频率无模糊估计479

14.5.2　基于时延的频率无模糊估计480

14.5.3　均匀圆阵的无模糊估计481

14.5.4　信号频率与信号二维到达角联合估计482

14.5.5　基于圆阵的三维参数估计484

14.6　多维估计性能分析486

14.7　小结493

参考文献493

附录A　数学知识预备497

附录B　算法检索表507