窄帶相干信號DOA估計算法研究.pdf

1、波達方向（Direction of arrival,DOA）估計是陣列信號處理的重要方向之一，廣泛應(yīng)用于移動通信、聲吶、地震學(xué)、雷達等領(lǐng)域。目前，國內(nèi)外學(xué)者已提出了許多經(jīng)典的超分辨DOA估計算法。但是在實際環(huán)境中，由于多徑傳播與人為干擾的存在，導(dǎo)致入射信號中存在相關(guān)信號，經(jīng)典的DOA估計算法不能有效估計相關(guān)信源的波達方向。針對相干信源的DOA估計問題，研究者也提出了許多解相干算法，但是在實際運用時存在許多限制。尋求精度高、計算量小、陣元

2、利用率高且穩(wěn)定的解相干波達方向估計算法成為一個研究熱點，本文通過研究分析已有的經(jīng)典去相關(guān)預(yù)處理方法的原理，給出了幾種改進的解相干DOA估計算法。
　　本文主要研究窄帶相干信號的DOA估計。首先，建立了相干信號與獨立信號的數(shù)學(xué)模型，討論分析了傳統(tǒng)的DOA估計算法，主要包括波束形成法、最小方差方法、MUSIC算法、ESPRIT算法，分析了傳統(tǒng)DOA估計算法原理與特點。計算機仿真結(jié)果表明，除波束形成法外，其他算法均不能解相干。其次，分析

3、了目前常見的解相干DOA估計算法的原理，主要包括，空間平滑法、前后空間平滑法、特征矢量矩陣重構(gòu)算法、互相關(guān)矢量矩陣重構(gòu)算法、Toeplitz矩陣重構(gòu)算法、修正MUSIC算法。其中，空間平滑算法與矢量矩陣重構(gòu)算法 DOA估計精度較高，但是陣列孔徑利用率較低。Toeplitz矩陣重構(gòu)算法穩(wěn)健性較高，但是估計精度較低。修正MUSIC算法雖然可以解相干，但是可估計信源數(shù)有限。最后，以經(jīng)典解相干算法為基礎(chǔ)給出了三種改進解相干算法:
　　1.

4、利用Toeplitz矩陣解相干原理，結(jié)合特征矢量矩陣重構(gòu)方法，給出一種改進的矩陣重構(gòu)算法，該算法陣元利用率高，且算法低信噪比性能比空間平滑法好。
　　2.利用空間平滑解相干原理，結(jié)合投影矩陣方法與實值技術(shù)，對投影矩陣方法進行改進以達到解相干的目的。實驗證明，該算法性能優(yōu)于前后向空間平滑法，且計算量較小。
　　3.針對獨立信源與相干信源共存信號模型的DOA估計問題，利用差分技術(shù)結(jié)合時間平滑算法，給出一種基于差分的時間平滑算法。