基于稀疏恢復的傳感器陣列單通道接收系統(tǒng)測向算法.pdf

1、波達方向估計是陣列信號處理中的一個重要研究方向，但現(xiàn)有的算法大多基于多通道系統(tǒng)，每個陣元后都需要相應的采樣電路和模數(shù)轉換電路（即“通道”），這在一些小型化或低成本的系統(tǒng)中會增加硬件規(guī)模，也為射頻電路的設計帶來困難。使用傳感器陣列單通道接收系統(tǒng)是解決該問題的一種方案，它以犧牲一部分性能為代價，降低了系統(tǒng)硬件復雜度。在單通道系統(tǒng)中，由幅相因子組成的權矢量在前端對信號進行加權求和，將求和后的數(shù)據(jù)傳入后端電路，這樣射頻系統(tǒng)只需要一路采樣和數(shù)模轉

2、換電路即可，而且減小了由于通道的不一致性導致的幅相誤差問題。
　　近年來，稀疏恢復和壓縮感知理論不斷完善，為解決波達方向估計問題開辟了新的路徑，彌補了傳統(tǒng)方法的許多缺點。但目前基于稀疏恢復理論的單通道系統(tǒng)測向算法尚不完善，本文在現(xiàn)有成果的基礎上，對該問題進行了進一步研究，主要工作如下:
　　1.對于窄帶信號，從相關域出發(fā)，構建了適用于單通道系統(tǒng)的陣列協(xié)方差矩陣列向量的稀疏模型，并推導了模型誤差的概率分布，從而將波達方向估計轉

3、化為誤差約束下矩陣l1,二混合范數(shù)最小化的問題，并使用現(xiàn)有的凸優(yōu)化工具包進行求解。隨后，結合波束形成原理和壓縮感知理論，研究了權矢量的選取，使權矢量形成主副瓣比適中的波束，并均勻覆蓋整個方向空間，得到了穩(wěn)定的估計結果。實驗表明所提算法相比其他單通道算法，具有更低的信噪比門限，且同時適用于非相干信號和相干信號。
　　2.對于信號頻率未知的情況，針對慢衰落信道，提出一種單通道系統(tǒng)角度-頻率聯(lián)合估計算法。首先從數(shù)據(jù)域出發(fā)，對于波束主瓣范

4、圍內的信號，構建了單個權矢量下的角度-頻率二維稀疏模型，得到一個便于求解的LASSO問題。隨后對于任意方向的信號，通過多個權矢量形成多個覆蓋全空間的波束，分別處理對應主瓣范圍內的信號，最終通過重構誤差判斷信號的真實性，進行結果的融合。
　　3.研究了寬帶信號的單通道波達方向估計問題。在所提的窄帶信號波達方向估計算法的基礎上，分別使用ISSM方法和CSSM方法進行分頻處理。仿真實驗表明，CSSM方法更好地利用了子頻帶之間的聯(lián)合信息，