相干信號(hào)的高分辨率測(cè)向技術(shù)研究.pdf

1、隨著陣列信號(hào)處理理論及其實(shí)際應(yīng)用的快速發(fā)展,波達(dá)方向估計(jì)(DOA:directionofarrival)理論與技術(shù)也已經(jīng)日益成熟。在實(shí)際環(huán)境中,由于云層、山峰和建筑物等的自然反射影響,以及人為的有意或無(wú)意的干擾,相干信號(hào)大量存在,對(duì)含有不相關(guān)信號(hào)和相干信號(hào)的混合信號(hào)進(jìn)行DOA估計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。與不相關(guān)信號(hào)相比,使用空間譜方法對(duì)相干信號(hào)進(jìn)行DOA估計(jì)時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致相關(guān)矩陣產(chǎn)生秩損,從而使的傳統(tǒng)的適用于不相關(guān)信號(hào)的高分辨率子空間類DOA

2、估計(jì)算法失效。目前該領(lǐng)域有許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行研究,試圖找到精度更高、計(jì)算更簡(jiǎn)便、陣元利用率更高并且魯棒性更好的相干信號(hào)DOA估計(jì)算法。本文對(duì)相干信號(hào)的DOA估計(jì)方法進(jìn)行了研究,基于矩陣重構(gòu)法和擴(kuò)展陣列提出了一些性能優(yōu)越的有效算法。
　　1.提出了一種基于額外輔助參考陣元的協(xié)方差矩陣重構(gòu)算法(ABMR:Additional-reference-sensorBasedMatrixreconstructionmethod)。該算法由參考

3、陣元的輸出和陣列輸出的互協(xié)方差構(gòu)成新的Toeplitz矩陣,陣列中不含有陣元的自相關(guān)噪聲,適用于非均勻的高斯白噪聲環(huán)境,同時(shí)繼承了矩陣重構(gòu)類算法和傳播算子算法計(jì)算量小的優(yōu)點(diǎn)。理論證明了在一維DOA估計(jì)中,使用均勻線形陣列(ULA:uniformlineararray)時(shí)只要入射信號(hào)波數(shù)小于陣元個(gè)數(shù)的一半,無(wú)論信號(hào)是否相干,該算法就可以成功解相干并得到信號(hào)波的DOA估計(jì)。然后該方法被擴(kuò)展到二維DOA估計(jì)中,分別結(jié)合L形陣列(LSA:L-s

4、hapedarray)和雙平行均勻線陣(2PULA:twoparalleluniformlineararrays)實(shí)現(xiàn)了基于ABMR算法的相干信號(hào)DOA估計(jì)。
　　2.分析了陣元間距對(duì)測(cè)向模糊的影響,結(jié)合ABMR算法和擴(kuò)展陣列,提出了一維線形擴(kuò)展孔徑陣列和二維L形擴(kuò)展孔徑陣列,用相應(yīng)的低精度DOA估計(jì)對(duì)周期性模糊的高精度DOA估計(jì)的模糊,從而獲得高精度無(wú)模糊DOA估計(jì),提高了信號(hào)入射角估計(jì)的精度,并通過(guò)了仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了方法的有

5、效性。
　　3.提出了一種二維擴(kuò)展陣型及基于該陣型的解相干算法。該陣型是對(duì)傳統(tǒng)子陣劃分的該進(jìn),由標(biāo)準(zhǔn)子陣在跡陣上擴(kuò)展而成,并將過(guò)去沒(méi)有關(guān)注過(guò)的跡陣納入到DOA估計(jì)中,提高了二維DOA估計(jì)的精度;同時(shí)基于二維擴(kuò)展陣列對(duì)傳統(tǒng)的矩陣重構(gòu)法進(jìn)行改進(jìn),使其應(yīng)用于相干信號(hào)的二維DOA估計(jì)時(shí)具有更大的有效陣列孔徑。
　　4.在傳統(tǒng)前向矩陣重構(gòu)法的基礎(chǔ)上引入了后向重構(gòu)矩陣,聯(lián)合前向重構(gòu)矩陣和后向重構(gòu)矩陣可以構(gòu)成新的前后向重構(gòu)矩陣,該矩陣的秩