《基於稀疏最佳化的空時分布密集多徑信號估計方法研究》是依託河海大學，由魏爽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於稀疏最佳化的空時分布密集多徑信號估計方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：魏爽
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
密集多徑信號估計問題是眾多工程領域中實現目標定位的難點和重點。為了滿足諸多領域對密集信號估計的高解析度需求，本研究旨在探索一種基於稀疏最佳化的方法求解具有空時相關性的密集信號估計問題。該方法將利用稀疏表示模型對反問題的求解優勢，設定符合密集信號特點的最佳化條件，提出一種新穎的基於稀疏最佳化的密集多徑信號估計算法，有效削弱密集信號之間高相關性，並採用逐步回歸、機率分析等手段加快計算效率，降低計算複雜度，利於它套用在實際中。通過設定多種情況的Monte Carlo仿真實驗全面驗證該算法對密集多徑信號估計的先進性和有效性。研究中將給出算法的效果與解的稀疏度、信號之間的相關係數及信噪比等參數的關係，提出算法合理的適用範圍，並從理論的角度論證算法的可靠性，為該方法用於解決類似的反問題奠定理論基礎，並為其推廣和改進工作提供科學判據。最後，該方法將套用於相控陣雷達信號對近地目標定位的實際數據中，驗證其實用性。
結題摘要
本項目圍繞著影響目標定位精度的空時分布密集信號估計問題展開了一系列的深入研究，為通信、雷達、聲吶、地球物理、生物醫學等領域的工程套用提供基礎理論依據和有效的解決方案。研究中主要針對單快拍密集波達角度(DOA)估計問題、密集信號頻率估計問題、密集信號的波達角度(DOA)和頻率聯合估計等問題，提出了多種基於稀疏最佳化理論的算法方案和實驗分析，可以解決密集信號之間較高的空時相關性導致的估計精度大幅下降問題，克服較少的快拍數導致的統計信息不準確問題，提高多維多徑信號估計精度和計算效率。 主要研究內容和重要結果包括：（1）針對單快拍密集DOA估計模型，提出了一種基於混沌序列和非常稀疏投影的測量矩陣，設計了一種兩步稀疏最佳化求解方法，可以有效提高求解精度並降低計算複雜度。（2）針對傳統方法無法解決密集分布頻率的細微結構問題，分別採用稀疏最佳化和進化最佳化兩種技術方案實現了有效的密集頻率精確估計方法，分析了基於稀疏表示的基跟蹤算法和正交匹配追蹤算法對密集頻率估計的求解優勢，提出了一種新的基於主觀機率的妥協排序方法，改善了多目標遺傳規划算法的最佳化性能。（3）針對密集信號DOA和頻率聯合估計問題，通過定義方向波數、參考頻率等參數來降低維度，利用稀疏最佳化算法對方向波數、預估計角度等參數進行估計，設計了三種基於稀疏最佳化的DOA-頻率聯合估計的求解方案，分析了不同求解方案的適用範圍，通過和現有算法Monte Carlo實驗對比，驗證了這些方法在適用的實驗背景下可以在少快拍數、低信噪比的情況下取得更優的性能。上述研究方法可以提高密集信號的超分辨精度和抗干擾能力，增強複雜密集信號環境下的信源定位精度。 項目研究過程中，發表論文12篇，其中SCI論文5篇，EI論文6篇，參加4次國際學術會議；申請發明專利3項，授權發明專利3項，培養研究生4名。
