相干信源DOA估計(jì)算法研究.pdf

1、相干信源DOA估計(jì)是陣列信號(hào)處理的一個(gè)研究熱點(diǎn)，在雷達(dá)、通信、聲吶等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。針對(duì)相干信源的DOA估計(jì)問(wèn)題，各國(guó)學(xué)者提出了不少算法，這些算法大致可分為兩類，一類是降維類處理算法，另一類是非降維類處理算法。 空間平滑技術(shù)是目前一種較有效的降維類解相干處理算法。對(duì)相干信號(hào)源的DOA估計(jì)具有理想的性能，其計(jì)算量小，便于實(shí)現(xiàn)，但它是通過(guò)犧牲陣列有效陣元數(shù)來(lái)?yè)Q取解相干能力的，陣列孔徑有一定的損失，且在低信噪比條件下算法性能較

2、差。 論文圍繞空間平滑類算法以及算法存在的一些問(wèn)題做了研究，在已有成果的基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)方案，論文主要工作包括： 1.分析了傳統(tǒng)的陣列信號(hào)DOA估計(jì)算法：MUSIC算法和ESPRIT算法。指出傳統(tǒng)算法在相干信號(hào)源情況下將會(huì)失效，并給出了計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果。 2.分析了空間平滑類算法的解相干原理，介紹了三種較有效的空間平滑類算法：前向空間平滑算法、前后向空間平滑算法和改進(jìn)的前后向空間平滑算法。其中，前/前后向空間平滑算

3、法都只用到子陣的自相關(guān)信息，而忽略了子陣的互相關(guān)信息，導(dǎo)致了一定的信息損失。而改進(jìn)的前后向空間平滑算法則克服了這一缺陷，使陣元的有效孔徑減少程度降低到最小，提高了解相干能力。這幾種空間平滑類算法都以犧牲天線的有效陣元數(shù)為前提，因此減少了可分辨信號(hào)源的數(shù)目。 3.針對(duì)空間平滑算法減少有效陣元數(shù)這一問(wèn)題，分析了修正的MUSIC算法(MMUSIC算法)。該算法不以減少陣元的有效孔徑為前提，可將信號(hào)源間的相關(guān)系數(shù)降低為原來(lái)的63％。但是

4、，MMUSIC算法的缺陷在于當(dāng)相鄰兩個(gè)相干信源的角度間隔較小時(shí)，算法的估計(jì)性能惡化。因此，作者提出了基于互相關(guān)矩陣的MMUSIC相干信源DOA估計(jì)算法，該算法可準(zhǔn)確估計(jì)相隔角度為1°的兩個(gè)相干信號(hào)源，使相鄰信號(hào)源的DOA估計(jì)性能得改善。 4.理想情況下陣列接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣具有Toeplitz性質(zhì)，而實(shí)際情況中，由于有限次快拍和系統(tǒng)誤差的影響，協(xié)方差矩陣的Toeplitz性能被破壞。針對(duì)這一問(wèn)題，作者提出了基于Toeplitz