高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于ADMM的低仰角目标二维DOA估计算法

马健钧 魏少鹏 马晖 刘宏伟

马健钧, 魏少鹏, 马晖, 刘宏伟. 基于ADMM的低仰角目标二维DOA估计算法[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(8): 2859-2866. doi: 10.11999/JEIT210582
引用本文: 马健钧, 魏少鹏, 马晖, 刘宏伟. 基于ADMM的低仰角目标二维DOA估计算法[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(8): 2859-2866. doi: 10.11999/JEIT210582
MA Jianjun, WEI Shaopeng, MA Hui, LIU Hongwei. Two-dimensional DOA Estimation for Low-angle Target Based on ADMM[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(8): 2859-2866. doi: 10.11999/JEIT210582
Citation: MA Jianjun, WEI Shaopeng, MA Hui, LIU Hongwei. Two-dimensional DOA Estimation for Low-angle Target Based on ADMM[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(8): 2859-2866. doi: 10.11999/JEIT210582

基于ADMM的低仰角目标二维DOA估计算法

doi: 10.11999/JEIT210582
基金项目: 国家自然科学基金青年基金(61901344),高等学校学科创新引智计划(B18039),博士后创新人才支持计划(BX20180239)
详细信息
    作者简介:

    马健钧:男,1993年生,博士生,研究方向为信号与信息处理

    魏少鹏:男,1993年生,博士生,研究方向为信号与信息处理

    马晖:女,1989年生,副教授,研究方向为信号与信息处理

    刘宏伟:男,1971年生, 教授, 研究方向为信号与信息处理

    通讯作者:

    马晖 h.ma@xidian.edu.cn

  • 中图分类号: TN958

Two-dimensional DOA Estimation for Low-angle Target Based on ADMM

Funds: The Youth Fund of National Natural Science Foundation of China (61901344), The Program of Subject Innovation and Introduction in Colleges and Universities (B18039), The Postdoctoral Innovative Talents Support Program (BX20180239)
  • 摘要: 针对面阵米波(VHF)雷达低仰角目标2维DOA估计问题,该文提出一种基于交替乘子法(ADMM)的快速2维DOA估计算法。该方法首先利用均匀面阵条件下方位、俯仰角无耦合的特性,将2维角度估计问题转化为两个1维角度估计问题,通过方位、俯仰维波束合成实现对目标信息提取;其次根据信号模型建立信号空域超完备表达式,利用ADMM方法完成对方位、俯仰角估计。该方法避免了2维联合估计复杂计算量,复杂度大大降低,且运算过程无需特征分解,进一步提高了运算效率。仿真结果表明了该算法的优越性。
  • 图  1  米波面阵雷达几何模型

    图  2  理想反射面多径传播模型

    图  3  角度差值与目标距离关系

    图  4  本文算法流程图

    图  5  波束合成结果

    图  6  目标空域谱

    图  7  方位俯仰角RMSE随信噪比变化曲线

    图  8  单快拍俯仰角RMSE随信噪比变化曲线

    图  9  20次快拍俯仰角RMSE随信噪比变化曲线

    表  1  各算法运行时间表

    本文算法AP-MUSICSS-MUSIC
    运行时间(s)0.01970.06280.0035
    下载: 导出CSV
  • [1] 郑轶松. 米波阵列雷达低仰角测高若干问题研究[D]. [博士论文], 西安电子科技大学, 2017.

    ZHENG Yisong. Study on some issues of low-angle altitude measurement for VHF array radar[D]. [Ph. D. dissertation], Xidian University, 2017.
    [2] 朱伟. 米波数字阵列雷达低仰角测高方法研究[D]. [博士论文], 西安电子科技大学, 2013.

    ZHU Wei. Study on low-angle altitude measurement in VHF radar[D]. [Ph. D. dissertation], Xidian University, 2013.
    [3] 刘源. 米波阵列雷达低仰角目标测高方法研究[D]. [博士论文], 西安电子科技大学, 2018.

    LIU Yuan. Research on some issues of low-angle target height measurement for VHF array radar[D]. [Ph. D. dissertation], Xidian University, 2018.
    [4] LAVATE T B, KOKATE V K, and SAPKAL A M. Performance analysis of MUSIC and ESPRIT DOA estimation algorithms for adaptive array smart antenna in mobile communication[C]. The 2010 Second International Conference on Computer and Network Technology, Bangkok, Thailand, 2010: 308-311.
    [5] 蒋驰, 张小飞, 张立岑. 基于级联MUSIC的面阵中的二维DOA估计算法[J]. 系统工程与电子技术, 2016, 38(2): 251–258. doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2016.02.02

    JIANG Chi, ZHANG Xiaofei, and ZHANG Licen. Two-dimensional DOA estimation algorithm for planar array via successive MUSIC[J]. Systems Engineering and Electronics, 2016, 38(2): 251–258. doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2016.02.02
    [6] 董玫, 张守宏, 吴向东, 等. 一种改进的空间平滑算法[J]. 电子与信息学报, 2008, 30(4): 859–862. doi: 10.3724/SP.J.1146.2006.01519

    DONG Mei, ZHANG Shouhong, WU Xiangdong, et al. An improved spatial smoothing technique[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2008, 30(4): 859–862. doi: 10.3724/SP.J.1146.2006.01519
    [7] LIU Yuan, LIU Hongwei, XIA Xianggen, et al. Projection techniques for altitude estimation over complex multipath condition-based VHF radar[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2018, 11(7): 2362–2375. doi: 10.1109/JSTARS.2018.2835448
    [8] 赵永波, 张守宏. 雷达低角跟踪环境下的最大似然波达方向估计方法[J]. 电子学报, 2004, 32(9): 1520–1523. doi: 10.3321/j.issn:0372-2112.2004.09.028

    ZHAO Yongbo and ZHANG Shouhong. Maximum likelihood DOA estimation in radar low-angle tracking environment[J]. Acta Electronica Sinica, 2004, 32(9): 1520–1523. doi: 10.3321/j.issn:0372-2112.2004.09.028
    [9] LI Cunxu, CHEN Baixiao, ZHENG Yisong, et al. Altitude measurement of low elevation target in complex terrain based on orthogonal matching pursuit[J]. IET Radar, Sonar & Navigation, 2016, 11(5): 745–751. doi: 10.1049/iet-rsn.2016.0468
    [10] 刘俊, 刘峥, 刘韵佛. 米波雷达仰角和多径衰减系数联合估计算法[J]. 电子与信息学报, 2011, 33(1): 33–37. doi: 10.3724/SP.J.1146.2010.00251

    LIU Jun, LIU Zheng, and LIU Yunfo. Elevation angle and multipath fading coefficient joint estimation algorithm in VHF radar[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2011, 33(1): 33–37. doi: 10.3724/SP.J.1146.2010.00251
    [11] ZHU Wei and CHEN Baixiao. Novel methods of DOA estimation based on compressed sensing[J]. Multidimensional Systems and Signal Processing, 2015, 26(1): 113–123. doi: 10.1007/s11045-013-0239-2
    [12] LIU He, DUAN Shouwu, and SONG Wangqing. Improved ADMM for sparse reconstruction of bearing vibration signal[C]. 2020 Global Reliability and Prognostics and Health Management, Shanghai, China, 2020: 1–5.
    [13] HRYHORENKO V, KLYUSHIN D, and LYASHKO S. Multiblock ADMM in machine learning[C]. 2019 IEEE International Conference on Advanced Trends in Information Theory, Kyiv, Ukraine, 2019: 461–464.
    [14] WANG Qianli, ZHAO Zhiqin, and CHEN Zhumi. Fast compressive sensing DOA estimation via ADMM solver[C]. 2017 IEEE International Conference on Information and Automation, Macau, China, 2017: 53–57.
    [15] LIU Qinghua, SHEN Xinyue, and GU Yuantao. Linearized ADMM for nonconvex nonsmooth optimization with convergence analysis[J]. IEEE Access, 2019, 7: 76131–76144. doi: 10.1109/ACCESS.2019.2914461
    [16] 刘红亮, 周生华, 刘宏伟, 等. 一种航迹恒虚警的目标检测跟踪一体化算法[J]. 电子与信息学报, 2016, 38(5): 1072–1078. doi: 10.11999/JEIT150638

    LIU Hongliang, ZHOU Shenghua, LIU Hongwei, et al. An integrated target detection and tracking algorithm with constant track false alarm rate[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2016, 38(5): 1072–1078. doi: 10.11999/JEIT150638
    [17] YANG Junfeng and ZHANG Yin. Alternating direction algorithms for l1-problems in compressive sensing[J]. SIAM Journal on Scientific Computing, 2011, 33(1): 250–278. doi: 10.1137/090777761
    [18] HE Bingsheng, TAO Min, and YUAN Xiaoming. Alternating direction method with Gaussian back substitution for separable convex programming[J]. SIAM Journal on Optimization, 2012, 22(2): 313–340. doi: 10.1137/110822347
  • 加载中
图(9) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  687
  • HTML全文浏览量:  450
  • PDF下载量:  156
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-16
  • 修回日期:  2022-01-18
  • 录用日期:  2022-03-07
  • 网络出版日期:  2022-03-15
  • 刊出日期:  2022-08-17

目录

    /

    返回文章
    返回