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CRB 442
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CRB 456
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