快速超分辨波達方向估計算法研究.pdf

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

2、br>　　傳統(tǒng)的DOA估計算法需要估計采樣數(shù)據(jù)的樣本協(xié)方差矩陣以及對其做特征值分解來獲得信號或者噪聲子空間,此類算法的復(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,當陣元數(shù)很大時,復(fù)雜度將與3M成正比。針對此問題,本文在第4章提出了一種低復(fù)雜度的超分辨DOA估計算法。與傳統(tǒng)的子空間類算法不同的是,本文所提的算法不需要計算整個樣本協(xié)方差矩陣,相反,我們只需要計算兩個小樣本協(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為信源個數(shù)。結(jié)Nystr?m方法,通過找到R11和R21之間的關(guān)系來構(gòu)建信號子空間,避免了對整個樣本協(xié)方差矩陣的特征值分解,并且此信號子空間估計方法的復(fù)雜度只有2(MK),尤其在KM時該復(fù)雜度遠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估計近似均方誤差。
　　為了進一步降低復(fù)雜度和提高DOA估計算法的精度,本文結(jié)合Nystr?m方法改進了實數(shù)域的酉ESPRIT算