多源頻率捷變信號DOA估計算法研究.pdf

1、信號波達方向（Direction of Arrival，DOA）的估計是信號參數(shù)估計中需要重點討論的問題之一，它被廣泛應(yīng)用于雷達、通信、聲納等各種領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭環(huán)境的復雜化，頻率捷變技術(shù)已被越來越多地應(yīng)用在雷達系統(tǒng)中，但是常規(guī)的測向算法都是針對窄帶模型提出的，而頻率捷變信號中不同頻點信號陣列流型的不同，將會導致信號子空間發(fā)生變化，不能直接采用窄帶算法進行處理。并且常規(guī)的測向方法一般只考慮入射信號功率一致情況，但是在實際環(huán)境中信號功率

2、容易受波束調(diào)轉(zhuǎn)和天線交叉極化的影響，其幅度是具有起伏特性的，而信號功率或者信噪比是影響估計算法性能的重要因素，因此對幅度起伏的頻率捷變信號進行DOA算法研究非常具有應(yīng)用價值。
　　本文首先采用MUSIC（Multiple Signal Classification）算法對累積帶寬較小的頻率捷變信號進行DOA估計。仿真結(jié)果表明MUSIC算法能有效地對累積帶寬較小的頻率捷變信號進行DOA估計。隨后，又針對累積帶寬較大的情況，研究了兩種

3、寬帶高分辨估計算法——非相干信號子空間算法（ISM:Incoherent Signal Subspace Method）和相干信號子空間算法（CSM:Coherent Signal Subspace Method）。ISM算法需要將信號分解成若干段，并對每一段采用窄帶方式進行處理，最終進行平均加權(quán)即可獲得信號的DOA，但實際上信號的功率并不是一致不變的，采用平均加權(quán)勢必會導致估計誤差偏大，本文采用能量加權(quán)的方法對每個窄帶處理的結(jié)果賦予不

4、同的權(quán)重，實驗證明能量加權(quán) ISM算法比常規(guī)ISM算法性能略優(yōu)。此外，ISM算法還存在一個更大的問題即沒有解相干能力，無法對相干信號進行DOA估計。針對這個問題，本文采用了空域平滑算法和Toeplitz算法進行修正使得修正后的算法能夠?qū)ο喔尚盘栠M行DOA估計。而另外一種寬帶DOA估計算法即基于“聚焦”思想的CSM算法在頻域上進行了平滑處理，具備解相干能力。仿真實驗證明CSM算法計算量比ISM算法小得多，且算法的估計誤差較小，性能較穩(wěn)定。