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用加权子空间拟合和量子粒子群算法联合估计多普勒频率和波达方向
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2013
  • 页码:2445-2451
  • 分类:TP391.4[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]吉林大学通信工程学院,吉林长春130012, [2]吉林大学仪器科学与电气工程学院,吉林长春130061
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.61201368);吉林省产业技术研究与开发项目(No.JF2012C013-3)
  • 相关项目:响尾蛇视觉成像系统的数学建模与应用
中文摘要:

为了高效、准确地估计多普勒频率和波达方向(DOA),提出了基于加权子空间拟合(WSF)算法和量子粒子群优化(QPSO)算法的WSF—QPSO联合谱估计方法。首先,利用状态空间模型构造包含多普勒频率和DOA信息的广义可观测矩阵;用WSF算法拟合联合谱函数,将参数估计问题转化为多维非线性函数优化问题。然后,利用QPSO算法优化联合谱函数,得到多普勒频率和DOA的估计值。实验结果表明:在信源参数比较接近的情况下,WSF—QPSO方法在信噪比为0dB时对多普勒频率和DOA估计的均方根误差仅为0.0075rad和0.25°。与其他方法相比,该方法具有估计精度高、控制参数少、鲁棒性好、参数自动配对等特点,在低信噪比和小样本条件下依然能够得到较满意的参数估计结果。

英文摘要:

To estimate Doppler frequency and Direction-of-Arrival (DOA) accurately and efficiently, a joint spectrum estimation method based on Weighted Subspace Fitting (WSF) algorithm and Quan- tum-behaved Particle Swarm Optimization (QPSO) algorithm, namely WSF-QPSO, was presented. First, an extended observability matrix containing the information of Dopplers and DOAs was con- structed by using a state-space model, and the joint spectrum function was fitted by using WSF algo- rithm. Then, the joint parameter estimation was converted to multidimensional nonlinear function op- timization. Finally, the Dopplers and DOAs were estimated by optimizing the joint spectrum function using QPSO algorithm. Experimental results indicate that the Root Medium Square Errors (RMSEs) of Dopplers and DOAs estimated from the WSF-QPSO method are 0. 007 5 rad and 0.25°, respectively when SNR is 0 dB. The proposed method can get high resolution and robust parameter estimation with less control terms, and the parameters are paired automatically. In addition, the WSF-QPSO method can obtain acceptable estimation results even under the condition of low SNR or small snapshot number in comparison with the joint spectrum estimation methods based on subspace decomposition.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699