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內(nèi)容簡介

　　空間譜估計是陣列信號處理中的一個重要研究方向，在雷達、通信、聲吶等眾多領(lǐng)域有極為廣闊的應用前景。本書深入、系統(tǒng)地論述了空間譜估計的理論、算法及一些理論方法之間的關(guān)系，總結(jié)了作者多年來的研究成果以及國際上這一領(lǐng)域的研究進展。全書由14章組成，主要內(nèi)容有空間譜估計的研究進展、信號源數(shù)估計、線性預測（LP）類算法、MUSIC類算法、子空間擬合類算法、旋轉(zhuǎn)不變子空間（ESPRIT）類算法、子空間迭代與更新、特殊信號的空間譜估計、特殊陣列的空間譜估計、陣列誤差校正方法、現(xiàn)代信號處理在空間譜估計中的應用及多維空間譜估計等。本書是關(guān)于空間譜估計理論與算法的一部專著，可供從事雷達、通信、導航、聲吶與電子對抗等領(lǐng)域的廣大技術(shù)人員學習與參考，也可作為高等院校和科研院所信號與信息處理、信息與通信系統(tǒng)等專業(yè)的研究生教材或參考書。本書前言空間譜估計是陣列信號處理中的一個重要研究方向，是在空域濾波、時域譜估計的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門學科與技術(shù)，其優(yōu)異的參數(shù)估計性能、廣闊的應用前景引起了人們極大的興趣。在過去的30年時間里，許多專家學者對這一技術(shù)進行了廣泛而深入的研究，取得了極為豐碩的成果，極大地推動了該學科及其相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。目前，空間譜估計理論與技術(shù)已日趨成熟，應用領(lǐng)域日益擴大，新理論、新方法不斷涌現(xiàn)，可以說仍處于方興未艾的蓬勃發(fā)展中。因此，要想完整、系統(tǒng)與全面地闡述該領(lǐng)域的豐富知識與全面反映其最新的研究成果難度很大。但高等院校、科研院所及工業(yè)生產(chǎn)部門均迫切需要一本較系統(tǒng)、較完整地闡述空間譜估計理論與技術(shù)的著作。為此，我們?nèi)婵偨Y(jié)了近30年來關(guān)于空間譜估計方面的相關(guān)研究成果，結(jié)合我們多年來的研究實踐與教學體會，寫成此書，相信它能對從事空間譜估計、陣列信號處理與應用領(lǐng)域的科技人員及高等院校師生有所裨益。本書全面、系統(tǒng)地介紹了空間譜估計涉及的概念、原理與方法，尤其詳細地介紹了許多典型算法并進行了深入研究，給出了大量的定性與定量分析。全書共14章，其內(nèi)容概括為：空間譜估計的進展、現(xiàn)狀與展望；空間譜估計的基本原理、數(shù)學模型及相關(guān)概念，信號源數(shù)的估計問題；線性預測類空間譜估計算法；MUSIC類算法；子空間擬合類算法；旋轉(zhuǎn)不變子空間算法；子空間迭代與更新算法；寬帶信號的空間譜估計問題；循環(huán)平穩(wěn)信號的空間譜估計問題；分布式信號的參數(shù)估計問題；特殊結(jié)構(gòu)陣列的空間譜估計問題；基于高階累計量的空間譜估計問題；空間譜估計誤差校正方法；多維空間譜估計算法。本書力圖實現(xiàn)以下五個特色。1體系結(jié)構(gòu)新。近年來國內(nèi)外雖然已經(jīng)出版了幾本涉及空間譜估計內(nèi)容的優(yōu)秀著作，但本書卻是緊緊圍繞空間譜估計這一專門問題進行統(tǒng)一描述、全面闡述與深入研究的第一部學術(shù)著作。尤其是本書的第7～14章的內(nèi)容，僅散見于各類文獻，在公開出版的書籍中很少涉及。本書各章之間緊密聯(lián)系，構(gòu)成一個有機的整體。2內(nèi)容選材廣。眾所周知，空間譜估計由于其理論豐富與應用廣泛，近二三十年來研究報道的文獻數(shù)量之多與涉及內(nèi)容之廣為許多專家學者所感觸。為了寫好此書，我們收集了大量的國內(nèi)外文獻資料，并做了精心組織，以空間譜估計理論算法為主線進行提煉總結(jié)，盡可能地反映出這一學科中的精華內(nèi)容。3創(chuàng)新程度高。盡管該領(lǐng)域的內(nèi)容十分豐富，但我們?nèi)粤η蠓从吵銎渥钚碌难芯砍晒c最新進展，并充分反映我們近年來的研究成果、心得與見解。書中介紹的絕大多數(shù)算法我們都做了詳細的計算機仿真分析，并形成了關(guān)于這些算法的Matlab軟件包。4可讀性強。對于許多讀者來說，空間譜估計所涉及的內(nèi)容難學、難懂、難理解，尤其是專業(yè)論文不易讀懂。本書注意了這一問題，盡量做到由淺入深，特別注重了表達的清晰性、易懂性和可讀性。5實用性好?？臻g譜估計的最大特點在于算法。只有在深入地理解與掌握算法的基礎(chǔ)上，其工程應用才易于實現(xiàn)。因此，我們著重圍繞算法進行討論分析，以正確把握算法的特點、性能、適用條件及實現(xiàn)復雜性，從而便于實際應用。其中，算法的誤差魯棒性是算法實用性最為關(guān)鍵的因素之一，因此，我們加強了對這一問題的研究。此外，我們給出了本書的體系結(jié)構(gòu)（見緒論）及在多個章節(jié)中提出了同類算法的統(tǒng)一框架（或模型），便于研究者進一步提出新算法及豐富該學科的理論體系。為了實現(xiàn)上述特色，我們從開始撰寫到完成本書已歷時5年多，但由于本學科發(fā)展極為迅速，實際應用領(lǐng)域甚廣，加上作者水平有限，且真正實現(xiàn)上述五個特色還有大量的工作可做，因此，書中難免存在不妥與不足之處，敬請讀者批評指正！劉永坦院士、張光義院士和陸大纟金教授熱情推薦本書出版，并對本書的寫作提出了許多寶貴意見，謹向他們致以衷心的感謝！本書的第一作者在攻讀博士學位期間，在陣列信號處理領(lǐng)域得到了其導師保錚院士開拓性的指導，走向工作崗位之后，仍能得到保錚院士的長期指點，在此向他表示最衷心的感謝。同時也向曾經(jīng)同作者一起參與課題研究的同志們與同行專家、學者們表示感謝，長期的合作研究與廣泛交流使作者受益匪淺。在本書的撰寫過程中，得到了王布宏博士在計算機仿真和文稿整理等多方面的大力支持與幫助，同時還得到了在讀博士生蘇保偉、范西昆在文獻整理等方面的幫助。此外，還要特別感謝空軍電子對抗雷達部王軍副部長的支持與幫助，感謝空軍雷達學院雷達兵器運用工程軍隊重點實驗室的同志們給予的支持、關(guān)心與幫助。本專著獲得了教育部高等院校青年教師教學科研獎勵計劃（TRAPOYT）、國家自然科學基金（No.60272086）及清華大學出版社學術(shù)專著基金的資助。

作者簡介

暫缺《空間譜估計理論與算法》作者簡介

圖書目錄

第1章緒論
1. 1 引言
1. 2 空間譜估計的發(fā)展及現(xiàn)狀
1. 3 展望
1. 4 本書結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排
參考文獻
第2章空間譜估計基礎(chǔ)
2. 1 引言
2. 2 空間譜估計數(shù)學模型
2. 2. 1 通常情況下的數(shù)學模型
2. 2. 2 相干信號源數(shù)學模型
2. 2. 3 寬帶信號源數(shù)學模型
2. 2. 4 分布式目標數(shù)學模型
2. 2. 5 誤差模型
2. 3 陣列模型二階統(tǒng)計特性
2. 4 空間譜估計基礎(chǔ)知識
2. 4. 1 陣列的方向圖
2. 4. 2 基本原理
2. 4. 3 波束寬度
2. 4. 4 分辨力
2. 4. 5 空時等效性
2. 5 信號源數(shù)估計
2. 5. 1 信息論方法
2. 5. 2 平滑秩序列法
2. 5. 3 蓋氏圓方法
2. 5. 4 正則相關(guān)技術(shù)
2. 5. 5 小結(jié)
參考文獻
第3章線性預測算法
3. 1 引言
3. 2 線性預測的基本原理
3. 3 波束形成的最佳權(quán)矢量
3. 3. 1 波束形成的最優(yōu)權(quán)
3. 3. 2 波束形成與線性預測之間的關(guān)系
3. 3. 3 最優(yōu)約束的譜曲線
3. 4 空間譜估計中的線性預測算法
3. 4. 1 前向預測箅法
3. 4. 2 后向預測算法
3. 4. 3 雙向預測算法
3. 4. 4 多階線性預測算法
3. 5 線性預測算法的推廣
3. 5. 1 最大熵算法
3. 5. 2 白回歸模型 AR 箅法
3. 5. 3 最小模算法
3. 6 算法性能比較
3. 7 小結(jié)
參考文獻
第4章多重信號分類算法
4. 1 引言
4. 2 MUSIC算法
4. 2. 1 經(jīng)典MUSIC算法
4. 2. 2 MUSIC算法的推廣形式
4. 2. 3 MUSIC算法性能分析
4. 2. 4 MUSIC算法仿真分析
4. 2. 5 相關(guān)結(jié)論
4. 3 基于解相干的MUSIC算法
4. 3. 1 空間平滑算法
4. 3. 2 矩陣重構(gòu)類算法
4. 4 基于波束空間的MUSIC算法
4. 4. 1 波束形成原理及算法
4. 4. 2 波束空間算法的性能
4. 4. 3 波束空間算法的實驗仿真
4. 4. 4 相關(guān)結(jié)論
4. 5 求根MUSIC算法
4. 5. 1 Root-MUSIC算法
4. 5. 2 Root-MUSIC算法性能
4. 5. 3 仿真性能分析
4. 5. 4 小結(jié)
4. 6 小結(jié)
參考文獻
第5章最大似然及子空間擬合算法
5. 1 引言
5. 2 最大似然算法
5. 2. 1 最大似然準則
5. 2. 2 最大似然估計器性能
5. 3 子空間擬合算法
5. 3. 1 子空間擬合問題
5. 3. 2 子空間擬合算法性能
5. 4 參數(shù)模型擬合算法的統(tǒng)-
5. 5 參數(shù)模型擬合算法的實現(xiàn)
5. 5. 1 交替投影算法
5. 5. 2 迭代二次型極大似然算法
5. 5. 3 MODE算法
5. 5. 4 MVP算法
5. 5. 5 遺傳算法
5. 6 最大似然函數(shù)算法的仿真分析
5. 7 小結(jié)
參考文獻
第6章旋轉(zhuǎn)不變子空間算法
6. 1 引言
6. 2 旋轉(zhuǎn)不變子空間叫算法原理
6. 3 標準的旋轉(zhuǎn)不變子空間算法
6. 3. 1 最小二乘法
6. 3. 2 總體最小二乘法
6. 3. 3 結(jié)構(gòu)最小二乘法
6. 4 旋轉(zhuǎn)不變子空間算法的推廣
6. 4. 1 Toeplitz近似法
6. 4. 2 矩陣束的ESPRIT算法
6. 4. 3 實值空間的ESPRIT算法
6. 5 旋轉(zhuǎn)不變子空間算法理論性能
6. 6 旋轉(zhuǎn)不變子空間算法實驗性能
6. 7 小結(jié)
參考文獻
第7章子空間迭代與更新
7. 1 引言
7. 2 子空間計算的最優(yōu)化理論
7. 3 子空間迭代算法
7. 3. 1 梯度類算法
7. 3. 2 冪迭代算法
7. 3. 3 Lanczos算法
7. 4 子空間更新算法
7, 4. 1 數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣的更新
7. 4. 2 基于特征分解批處理的子空間更新
7. 4. 3 基于最優(yōu)化求解的子空間更新
7. 4. 4 基于秩-1子空間更新
7. 5 小結(jié)
參考文獻
第8章寬帶信號的空間譜估計算法
8. 1 引言
8. 2 寬帶聚焦矩陣算法
8. 2. 1 TCT算法
8. 2. 2 RSS算法
8. 2. 3 SST算法
8. 2. 4 LS類算法
8. 2. 5 寬帶波束空間的聚焦矩陣算法
9. 3 CSM類聚焦算法框架
8. 4 CSM算法性能分析
8. 5 小結(jié)
參考文獻
第9章循環(huán)平穩(wěn)信號的空間譜估計
9. 1 引言
9. 2 基于循環(huán)平穩(wěn)的數(shù)學模型
9. 2. 1 循環(huán)平穩(wěn)信號特性
9. 2. 2 數(shù)學模型
9. 3 空間譜估計中的循環(huán)平穩(wěn)算法
9. 4 空間譜估計中的共軛循環(huán)平穩(wěn)算法
9. 5 循環(huán)平穩(wěn)算法的性能分析
9. 6 小結(jié)
參考文獻
第10章空間分布式信號源參數(shù)估計
10. 1 引言
10. 2 分布源信號模型
10. 2. 1 點目標信號源推廣模型
10. 2. 2 局部散射信號源模型
10. 2. 3 級數(shù)展開近似模型
10. 2. 4 空間頻率近似模型
10. 2. 5 兩點源近似模型
10. 2. 6 廣義方向矢量模型和復數(shù)角
10. 2. 7 單峰對稱性約束
10. 2. 8 平坦Ricean衰落信道模型
10. 2. 9 更復雜的分布源信號模型
10. 3 點目標DOA估計方法的空間擴展模型誤差分析
10. 3. 1 波束形成估計方法
10. 3. 2 常規(guī)MUSIC估計方法
10. 3. 3 常規(guī)ESPRIT估汁方法
10. 4 非相十分布源參數(shù)估計方法
10. 4. 1 最大似然估計方法
10. 4. 2 協(xié)方差矩陣加權(quán)最小二乘匹配法
10. 4. 3 偽子空間方法
10. 4. 4 加權(quán)偽子空間匹配法
10. 5 相干分布源波達方向估計方法
10. 5. 1 廣義MUSIC估計方法
10. 5. 2 最小或最大特征值搜索估計方法
10. 5. 3 廣義ESPRIT方法
10. 6 實驗仿真
10. 7 小結(jié)
參考文獻
第11章特殊陣列結(jié)構(gòu)的空間譜估計
11. 1 引言
11. 2 模式空間方法
11. 2. 1 圓陣的模式空間
11. 2. 2 模式空間虛擬均勻線陣的形成
11. 2. 3 虛擬均勻線陣與真實均勻線陣的比較
11. 2. 4 模式空間平滑算法
11. 2. 5 模式空間MODE算法
11. 2. 6 模式空間變換的聚焦性
11. 3 非等距線陣設(shè)置方法
11. 3. 1 陣列信號模糊問題
11. 3. 2 非等距線陣的設(shè)置
11. 3. 3 解相干陣列設(shè)置方法
11. 4 虛擬陣列變換法
11. 4. 1 內(nèi)插陣列變換思想
11. 4. 2 基于內(nèi)插陣列變換的DOA算法
11. 5 任意陣列的估計性能
11. 6 算法仿真與分析
11. 7 小結(jié)
參考文獻
第12章基于高階統(tǒng)計
12. 1 引育
12. 2
12. 3 陣列信號中四階累積量的特性
12. 4 基于四階累積量的空間譜算法
12. 4. 1 基于四階累積量的MUSIC算法
12. 4. 2 基于四階累積量的ESPRIT算法
12. 4. 3 四階累積量在空間譜估計中的其他應用
12. 5 基于四階累積量的DOA算法性能分析
12. 6 小結(jié)
參考文獻
第13章空間譜估計中的陣列誤差校正
13. 1 引言
13. 2 陣列誤差及其建模
13. 2. 1 陣元方向圖誤差
13. 2. 2 陣元通道幅相誤差
13. 2. 3 陣元位置誤差
13. 2. 4 陣元互耦
13. 2. 5 仿真實驗
13. 3 陣列流型的測量與內(nèi)插,
13. 3. 1 內(nèi)插算法的機理描述
13. 3. 2 單極化方位內(nèi)插算法
13. 3. 3 多極化內(nèi)插算法
13. 3. 4 陣列流型的頻域內(nèi)插
13. 3. 5 測量離散格點的選擇與方位估計誤差的關(guān)系
13. 4 陣列誤差的有源校正方法
13. 4. 1 單輔助信源的通道幅相誤差校正
13. 4. 2 多輔助源的通道幅相和陣元位置誤差校正
13. 4. 3 多輔助源對陣元位置誤差的校正
13. 5 陣列誤差的自校正算法
13. 6 陣列校正的輔助陣元法
13. 6. 1 算法性能定性討論
13. 6. 2 參數(shù)估計統(tǒng)計一致性的證明
13. 6. 3 方位估計與方位依賴陣元幅相誤差估計的CRB
13. 6. 4 輔助陣元法用于陣元位置誤差的校正
13. 6. 5 計算機仿真結(jié)果
13. 7 均勻線陣的互耦校正方法
13. 7. 1 算法原理描述
13. 7. 2 參數(shù)估計統(tǒng)計一致性
13. 7. 3 無模糊估計及互耦自由度
13. 7. 4 方位估計與互耦矩陣估計的CRB
13. 7. 5 計算機仿真結(jié)果
13. 8 小結(jié)
參考文獻
第14章多維空間譜估計
14. 1 引言
14. 2 空域與時域處理的等效性,
14. 3 空時二維譜估計
14. 4 信號頻率與二維到達角聯(lián)合估計
14. 4. 1 空間二維到達角的估計
14. 4. 2 頻率與空間二維到達角的聯(lián)合估計
14. 4. 3 頻率與空間方位角的估計
14. 5 寬頻段陣列的信號頻率與二維到達角聯(lián)合估計
14. 5. 1 基于FFT的頻率無模糊估計
14. 5. 2 基于時延的頻率無模糊估計
14. 5. 3 均勻圓陣的無模糊估計
14. 5. 4 信號頻率與信號二維到達角聯(lián)合估計
14. 5. 5 基于圓陣的三維參數(shù)估計
14. 6 多維估計性能分析
14. 7 小結(jié)
參考文獻
附錄A 數(shù)學知識預備
附錄B 算法檢索表