快速超分辨波達(dá)方向估計(jì)算法研究.pdf

1、陣列信號(hào)處理是通過(guò)布置在空間的傳感器組對(duì)空間信號(hào)進(jìn)行濾波及提取信息的一種信號(hào)處理方式,經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已日趨成熟并且在雷達(dá)、生物醫(yī)療、勘探及天文等多個(gè)軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。其中,波達(dá)方向(DOA)估計(jì)是陣列信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分。隨著科技的發(fā)展,天線陣列的孔徑也越來(lái)越龐大,傳統(tǒng)的DOA估計(jì)算法由于其巨大的復(fù)雜度,已不能滿足實(shí)際應(yīng)用需求。因此,如何降低傳統(tǒng)的DOA估計(jì)算法的復(fù)雜度成為了該學(xué)術(shù)領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。<

2、br>　　傳統(tǒng)的DOA估計(jì)算法需要估計(jì)采樣數(shù)據(jù)的樣本協(xié)方差矩陣以及對(duì)其做特征值分解來(lái)獲得信號(hào)或者噪聲子空間,此類(lèi)算法的復(fù)雜度為23()MN?M,這里M、N分別為陣元數(shù)和快拍數(shù)。顯然,當(dāng)陣元數(shù)很大時(shí),復(fù)雜度將與3M成正比。針對(duì)此問(wèn)題,本文在第4章提出了一種低復(fù)雜度的超分辨DOA估計(jì)算法。與傳統(tǒng)的子空間類(lèi)算法不同的是,本文所提的算法不需要計(jì)算整個(gè)樣本協(xié)方差矩陣,相反,我們只需要計(jì)算兩個(gè)小樣本協(xié)方差矩陣11K?KR?和()21M?K?KR?,

3、其中P?K?min?M,N?為用戶定義的參數(shù),P為信源個(gè)數(shù)。結(jié)Nystr?m方法,通過(guò)找到R11和R21之間的關(guān)系來(lái)構(gòu)建信號(hào)子空間,避免了對(duì)整個(gè)樣本協(xié)方差矩陣的特征值分解,并且此信號(hào)子空間估計(jì)方法的復(fù)雜度只有2(MK),尤其在KM時(shí)該復(fù)雜度遠(yuǎn)小于特征值分解所需要的3(M)。此外,我們還推導(dǎo)了此算法的DOA估計(jì)近似均方誤差。
　　為了進(jìn)一步降低復(fù)雜度和提高DOA估計(jì)算法的精度,本文結(jié)合Nystr?m方法改進(jìn)了實(shí)數(shù)域的酉ESPRIT算