空间谱估计理论与算法

定　价：¥78.00

作　者：	王永良等著
出版社：	清华大学出版社
丛编项：
标　签：	空间论

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ISBN：	9787302092094	出版时间：	2004-11-01	包装：	精装
开本：	24cm	页数：	510	字数：

内容简介

　　空间谱估计是阵列信号处理中的一个重要研究方向，在雷达、通信、声呐等众多领域有极为广阔的应用前景。本书深入、系统地论述了空间谱估计的理论、算法及一些理论方法之间的关系，总结了作者多年来的研究成果以及国际上这一领域的研究进展。全书由14章组成，主要内容有空间谱估计的研究进展、信号源数估计、线性预测（LP）类算法、MUSIC类算法、子空间拟合类算法、旋转不变子空间（ESPRIT）类算法、子空间迭代与更新、特殊信号的空间谱估计、特殊阵列的空间谱估计、阵列误差校正方法、现代信号处理在空间谱估计中的应用及多维空间谱估计等。本书是关于空间谱估计理论与算法的一部专著，可供从事雷达、通信、导航、声呐与电子对抗等领域的广大技术人员学习与参考，也可作为高等院校和科研院所信号与信息处理、信息与通信系统等专业的研究生教材或参考书。本书前言空间谱估计是阵列信号处理中的一个重要研究方向，是在空域滤波、时域谱估计的基础上发展起来的一门学科与技术，其优异的参数估计性能、广阔的应用前景引起了人们极大的兴趣。在过去的30年时间里，许多专家学者对这一技术进行了广泛而深入的研究，取得了极为丰硕的成果，极大地推动了该学科及其相关领域的发展。目前，空间谱估计理论与技术已日趋成熟，应用领域日益扩大，新理论、新方法不断涌现，可以说仍处于方兴未艾的蓬勃发展中。因此，要想完整、系统与全面地阐述该领域的丰富知识与全面反映其最新的研究成果难度很大。但高等院校、科研院所及工业生产部门均迫切需要一本较系统、较完整地阐述空间谱估计理论与技术的著作。为此，我们全面总结了近30年来关于空间谱估计方面的相关研究成果，结合我们多年来的研究实践与教学体会，写成此书，相信它能对从事空间谱估计、阵列信号处理与应用领域的科技人员及高等院校师生有所裨益。本书全面、系统地介绍了空间谱估计涉及的概念、原理与方法，尤其详细地介绍了许多典型算法并进行了深入研究，给出了大量的定性与定量分析。全书共14章，其内容概括为：空间谱估计的进展、现状与展望；空间谱估计的基本原理、数学模型及相关概念，信号源数的估计问题；线性预测类空间谱估计算法；MUSIC类算法；子空间拟合类算法；旋转不变子空间算法；子空间迭代与更新算法；宽带信号的空间谱估计问题；循环平稳信号的空间谱估计问题；分布式信号的参数估计问题；特殊结构阵列的空间谱估计问题；基于高阶累计量的空间谱估计问题；空间谱估计误差校正方法；多维空间谱估计算法。本书力图实现以下五个特色。1体系结构新。近年来国内外虽然已经出版了几本涉及空间谱估计内容的优秀著作，但本书却是紧紧围绕空间谱估计这一专门问题进行统一描述、全面阐述与深入研究的第一部学术著作。尤其是本书的第7～14章的内容，仅散见于各类文献，在公开出版的书籍中很少涉及。本书各章之间紧密联系，构成一个有机的整体。2内容选材广。众所周知，空间谱估计由于其理论丰富与应用广泛，近二三十年来研究报道的文献数量之多与涉及内容之广为许多专家学者所感触。为了写好此书，我们收集了大量的国内外文献资料，并做了精心组织，以空间谱估计理论算法为主线进行提炼总结，尽可能地反映出这一学科中的精华内容。3创新程度高。尽管该领域的内容十分丰富，但我们仍力求反映出其最新的研究成果与最新进展，并充分反映我们近年来的研究成果、心得与见解。书中介绍的绝大多数算法我们都做了详细的计算机仿真分析，并形成了关于这些算法的Matlab软件包。4可读性强。对于许多读者来说，空间谱估计所涉及的内容难学、难懂、难理解，尤其是专业论文不易读懂。本书注意了这一问题，尽量做到由浅入深，特别注重了表达的清晰性、易懂性和可读性。5实用性好。空间谱估计的最大特点在于算法。只有在深入地理解与掌握算法的基础上，其工程应用才易于实现。因此，我们着重围绕算法进行讨论分析，以正确把握算法的特点、性能、适用条件及实现复杂性，从而便于实际应用。其中，算法的误差鲁棒性是算法实用性最为关键的因素之一，因此，我们加强了对这一问题的研究。此外，我们给出了本书的体系结构（见绪论）及在多个章节中提出了同类算法的统一框架（或模型），便于研究者进一步提出新算法及丰富该学科的理论体系。为了实现上述特色，我们从开始撰写到完成本书已历时5年多，但由于本学科发展极为迅速，实际应用领域甚广，加上作者水平有限，且真正实现上述五个特色还有大量的工作可做，因此，书中难免存在不妥与不足之处，敬请读者批评指正！刘永坦院士、张光义院士和陆大纟金教授热情推荐本书出版，并对本书的写作提出了许多宝贵意见，谨向他们致以衷心的感谢！本书的第一作者在攻读博士学位期间，在阵列信号处理领域得到了其导师保铮院士开拓性的指导，走向工作岗位之后，仍能得到保铮院士的长期指点，在此向他表示最衷心的感谢。同时也向曾经同作者一起参与课题研究的同志们与同行专家、学者们表示感谢，长期的合作研究与广泛交流使作者受益匪浅。在本书的撰写过程中，得到了王布宏博士在计算机仿真和文稿整理等多方面的大力支持与帮助，同时还得到了在读博士生苏保伟、范西昆在文献整理等方面的帮助。此外，还要特别感谢空军电子对抗雷达部王军副部长的支持与帮助，感谢空军雷达学院雷达兵器运用工程军队重点实验室的同志们给予的支持、关心与帮助。本专著获得了教育部高等院校青年教师教学科研奖励计划（TRAPOYT）、国家自然科学基金（No.60272086）及清华大学出版社学术专著基金的资助。

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图书目录

第1章绪论
1. 1 引言
1. 2 空间谱估计的发展及现状
1. 3 展望
1. 4 本书结构及内容安排
参考文献
第2章空间谱估计基础
2. 1 引言
2. 2 空间谱估计数学模型
2. 2. 1 通常情况下的数学模型
2. 2. 2 相干信号源数学模型
2. 2. 3 宽带信号源数学模型
2. 2. 4 分布式目标数学模型
2. 2. 5 误差模型
2. 3 阵列模型二阶统计特性
2. 4 空间谱估计基础知识
2. 4. 1 阵列的方向图
2. 4. 2 基本原理
2. 4. 3 波束宽度
2. 4. 4 分辨力
2. 4. 5 空时等效性
2. 5 信号源数估计
2. 5. 1 信息论方法
2. 5. 2 平滑秩序列法
2. 5. 3 盖氏圆方法
2. 5. 4 正则相关技术
2. 5. 5 小结
参考文献
第3章线性预测算法
3. 1 引言
3. 2 线性预测的基本原理
3. 3 波束形成的最佳权矢量
3. 3. 1 波束形成的最优权
3. 3. 2 波束形成与线性预测之间的关系
3. 3. 3 最优约束的谱曲线
3. 4 空间谱估计中的线性预测算法
3. 4. 1 前向预测箅法
3. 4. 2 后向预测算法
3. 4. 3 双向预测算法
3. 4. 4 多阶线性预测算法
3. 5 线性预测算法的推广
3. 5. 1 最大熵算法
3. 5. 2 白回归模型 AR 箅法
3. 5. 3 最小模算法
3. 6 算法性能比较
3. 7 小结
参考文献
第4章多重信号分类算法
4. 1 引言
4. 2 MUSIC算法
4. 2. 1 经典MUSIC算法
4. 2. 2 MUSIC算法的推广形式
4. 2. 3 MUSIC算法性能分析
4. 2. 4 MUSIC算法仿真分析
4. 2. 5 相关结论
4. 3 基于解相干的MUSIC算法
4. 3. 1 空间平滑算法
4. 3. 2 矩阵重构类算法
4. 4 基于波束空间的MUSIC算法
4. 4. 1 波束形成原理及算法
4. 4. 2 波束空间算法的性能
4. 4. 3 波束空间算法的实验仿真
4. 4. 4 相关结论
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 小结
4. 6 小结
参考文献
第5章最大似然及子空间拟合算法
5. 1 引言
5. 2 最大似然算法
5. 2. 1 最大似然准则
5. 2. 2 最大似然估计器性能
5. 3 子空间拟合算法
5. 3. 1 子空间拟合问题
5. 3. 2 子空间拟合算法性能
5. 4 参数模型拟合算法的统-
5. 5 参数模型拟合算法的实现
5. 5. 1 交替投影算法
5. 5. 2 迭代二次型极大似然算法
5. 5. 3 MODE算法
5. 5. 4 MVP算法
5. 5. 5 遗传算法
5. 6 最大似然函数算法的仿真分析
5. 7 小结
参考文献
第6章旋转不变子空间算法
6. 1 引言
6. 2 旋转不变子空间叫算法原理
6. 3 标准的旋转不变子空间算法
6. 3. 1 最小二乘法
6. 3. 2 总体最小二乘法
6. 3. 3 结构最小二乘法
6. 4 旋转不变子空间算法的推广
6. 4. 1 Toeplitz近似法
6. 4. 2 矩阵束的ESPRIT算法
6. 4. 3 实值空间的ESPRIT算法
6. 5 旋转不变子空间算法理论性能
6. 6 旋转不变子空间算法实验性能
6. 7 小结
参考文献
第7章子空间迭代与更新
7. 1 引言
7. 2 子空间计算的最优化理论
7. 3 子空间迭代算法
7. 3. 1 梯度类算法
7. 3. 2 幂迭代算法
7. 3. 3 Lanczos算法
7. 4 子空间更新算法
7, 4. 1 数据协方差矩阵的更新
7. 4. 2 基于特征分解批处理的子空间更新
7. 4. 3 基于最优化求解的子空间更新
7. 4. 4 基于秩-1子空间更新
7. 5 小结
参考文献
第8章宽带信号的空间谱估计算法
8. 1 引言
8. 2 宽带聚焦矩阵算法
8. 2. 1 TCT算法
8. 2. 2 RSS算法
8. 2. 3 SST算法
8. 2. 4 LS类算法
8. 2. 5 宽带波束空间的聚焦矩阵算法
9. 3 CSM类聚焦算法框架
8. 4 CSM算法性能分析
8. 5 小结
参考文献
第9章循环平稳信号的空间谱估计
9. 1 引言
9. 2 基于循环平稳的数学模型
9. 2. 1 循环平稳信号特性
9. 2. 2 数学模型
9. 3 空间谱估计中的循环平稳算法
9. 4 空间谱估计中的共轭循环平稳算法
9. 5 循环平稳算法的性能分析
9. 6 小结
参考文献
第10章空间分布式信号源参数估计
10. 1 引言
10. 2 分布源信号模型
10. 2. 1 点目标信号源推广模型
10. 2. 2 局部散射信号源模型
10. 2. 3 级数展开近似模型
10. 2. 4 空间频率近似模型
10. 2. 5 两点源近似模型
10. 2. 6 广义方向矢量模型和复数角
10. 2. 7 单峰对称性约束
10. 2. 8 平坦Ricean衰落信道模型
10. 2. 9 更复杂的分布源信号模型
10. 3 点目标DOA估计方法的空间扩展模型误差分析
10. 3. 1 波束形成估计方法
10. 3. 2 常规MUSIC估计方法
10. 3. 3 常规ESPRIT估汁方法
10. 4 非相十分布源参数估计方法
10. 4. 1 最大似然估计方法
10. 4. 2 协方差矩阵加权最小二乘匹配法
10. 4. 3 伪子空间方法
10. 4. 4 加权伪子空间匹配法
10. 5 相干分布源波达方向估计方法
10. 5. 1 广义MUSIC估计方法
10. 5. 2 最小或最大特征值搜索估计方法
10. 5. 3 广义ESPRIT方法
10. 6 实验仿真
10. 7 小结
参考文献
第11章特殊阵列结构的空间谱估计
11. 1 引言
11. 2 模式空间方法
11. 2. 1 圆阵的模式空间
11. 2. 2 模式空间虚拟均匀线阵的形成
11. 2. 3 虚拟均匀线阵与真实均匀线阵的比较
11. 2. 4 模式空间平滑算法
11. 2. 5 模式空间MODE算法
11. 2. 6 模式空间变换的聚焦性
11. 3 非等距线阵设置方法
11. 3. 1 阵列信号模糊问题
11. 3. 2 非等距线阵的设置
11. 3. 3 解相干阵列设置方法
11. 4 虚拟阵列变换法
11. 4. 1 内插阵列变换思想
11. 4. 2 基于内插阵列变换的DOA算法
11. 5 任意阵列的估计性能
11. 6 算法仿真与分析
11. 7 小结
参考文献
第12章基于高阶统计
12. 1 引育
12. 2
12. 3 阵列信号中四阶累积量的特性
12. 4 基于四阶累积量的空间谱算法
12. 4. 1 基于四阶累积量的MUSIC算法
12. 4. 2 基于四阶累积量的ESPRIT算法
12. 4. 3 四阶累积量在空间谱估计中的其他应用
12. 5 基于四阶累积量的DOA算法性能分析
12. 6 小结
参考文献
第13章空间谱估计中的阵列误差校正
13. 1 引言
13. 2 阵列误差及其建模
13. 2. 1 阵元方向图误差
13. 2. 2 阵元通道幅相误差
13. 2. 3 阵元位置误差
13. 2. 4 阵元互耦
13. 2. 5 仿真实验
13. 3 阵列流型的测量与内插,
13. 3. 1 内插算法的机理描述
13. 3. 2 单极化方位内插算法
13. 3. 3 多极化内插算法
13. 3. 4 阵列流型的频域内插
13. 3. 5 测量离散格点的选择与方位估计误差的关系
13. 4 阵列误差的有源校正方法
13. 4. 1 单辅助信源的通道幅相误差校正
13. 4. 2 多辅助源的通道幅相和阵元位置误差校正
13. 4. 3 多辅助源对阵元位置误差的校正
13. 5 阵列误差的自校正算法
13. 6 阵列校正的辅助阵元法
13. 6. 1 算法性能定性讨论
13. 6. 2 参数估计统计一致性的证明
13. 6. 3 方位估计与方位依赖阵元幅相误差估计的CRB
13. 6. 4 辅助阵元法用于阵元位置误差的校正
13. 6. 5 计算机仿真结果
13. 7 均匀线阵的互耦校正方法
13. 7. 1 算法原理描述
13. 7. 2 参数估计统计一致性
13. 7. 3 无模糊估计及互耦自由度
13. 7. 4 方位估计与互耦矩阵估计的CRB
13. 7. 5 计算机仿真结果
13. 8 小结
参考文献
第14章多维空间谱估计
14. 1 引言
14. 2 空域与时域处理的等效性,
14. 3 空时二维谱估计
14. 4 信号频率与二维到达角联合估计
14. 4. 1 空间二维到达角的估计
14. 4. 2 频率与空间二维到达角的联合估计
14. 4. 3 频率与空间方位角的估计
14. 5 宽频段阵列的信号频率与二维到达角联合估计
14. 5. 1 基于FFT的频率无模糊估计
14. 5. 2 基于时延的频率无模糊估计
14. 5. 3 均匀圆阵的无模糊估计
14. 5. 4 信号频率与信号二维到达角联合估计
14. 5. 5 基于圆阵的三维参数估计
14. 6 多维估计性能分析
14. 7 小结
参考文献
附录A 数学知识预备
附录B 算法检索表