基于矩陣填充的陣列信號降采樣DOA估計(jì)方法研究.pdf

1、信號波達(dá)方向估計(jì)(DOA)是陣列信號處理領(lǐng)域的一個重要分支，在電子偵察、雷達(dá)干擾以及雷達(dá)定位方面有著廣泛的應(yīng)用。在陣列信號處理系統(tǒng)中，信號波達(dá)方向估計(jì)的高分辨、高精度性能可通過增加陣元個數(shù)、提高采樣速率以及發(fā)射寬帶甚至超寬帶信號獲得，但是通過此方法對信號波達(dá)方向估計(jì)性能提升的同時，需要對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣、傳輸、存儲，其會導(dǎo)致系統(tǒng)的復(fù)雜度隨之增加。針對此問題，本文主要研究如何在保證信號波達(dá)方向估計(jì)高分辨、高精度性能要求下，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。

2、本文的主要工作以及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　首先，介紹了陣列信號處理中的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識、常用陣列結(jié)構(gòu)以及遠(yuǎn)場窄帶信號的接收模型，詳細(xì)分析了線陣接收模型的幾何結(jié)構(gòu)和陣列流型矢量。對基于子空間分解類信號波達(dá)方向估計(jì)的MUSIC算法和ESPRIT算法的原理和實(shí)現(xiàn)步驟進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對兩種算法進(jìn)行理論仿真分析。研究了矩陣填充理論在信號波達(dá)方向估計(jì)中應(yīng)用的可行性，對現(xiàn)階段矩陣填充中最常用的奇異值閾值(SVT)算法、增廣拉格朗日乘子法(ALM)算法

3、、加速近似梯度(APG)算法的實(shí)現(xiàn)原理和步驟進(jìn)行了介紹，并對其進(jìn)行算法的MATLAB仿真和分析。
　　其次，在陣列信號處理中信號波達(dá)方向估計(jì)的研究背景下，針對現(xiàn)階段的發(fā)展現(xiàn)狀以及一些需要亟待解決的問題，采用矩陣填充理論和信號波達(dá)方向估計(jì)相結(jié)合的方法，解決在信號波達(dá)方向估計(jì)高分辨、高精度性能要求下，系統(tǒng)復(fù)雜度高的問題。
　　最后，介紹了基于快拍矩陣補(bǔ)全的降采樣DOA估計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)原理，給出了實(shí)現(xiàn)步驟，并根據(jù)其實(shí)現(xiàn)步驟進(jìn)行理論仿

4、真和算法驗(yàn)證。首次將Hankel矩陣應(yīng)用到DOA估計(jì)中，提出了基于Hankel矩陣補(bǔ)全的降采樣DOA估計(jì)方法。此方法是對觀測矩陣按行采用矩陣填充補(bǔ)全缺失數(shù)據(jù)，利用對觀測數(shù)據(jù)矩陣排列之后的Hankel矩陣所具有的低秩性和強(qiáng)非相關(guān)性實(shí)現(xiàn)對觀測矩陣的高概率補(bǔ)全，在降低系統(tǒng)采樣率的前提下保證了DOA估計(jì)的高性能?；贖ankel矩陣補(bǔ)全的降采樣DOA估計(jì)方法是通過降低系統(tǒng)的采樣率，達(dá)到降低系統(tǒng)復(fù)雜度的目的，理論仿真表明本文所論述算法能夠在保證信