近場遠場混合信源DOA估計算法研究.pdf

1、被動信源定位是陣列信號處理領域的一個重要研究內容，在雷達、通信、聲吶、地震勘測等方面有著廣泛的應用，具有重要的研究意義與應用價值。在過去，大量針對遠場信源的高分辨DOA估計算法被提出，但是，在某些特殊的場合，可能部分信源位于遠場區(qū)，而另外的信源位于近場區(qū)。在這種近場信源與遠場信源共同存在的特殊情況下，已有的遠場或近場定位算法已不再適用，因此，研究近場遠場混合信源定位具有重要的意義與價值。
　　大部分DOA估計算法是利用陣元接收數據

2、的二階統(tǒng)計特性，它只能對平穩(wěn)的高斯噪聲進行抑制，對于非高斯噪聲則無法消除。與二階統(tǒng)計量相比，高階累積量因其具有盲高斯性、強魯棒性等優(yōu)點而受到廣泛關注。另外，目前很多算法僅局限于均勻線陣，由于其陣列孔徑損失導致信源參數估計精度不高。針對這個問題，稀疏陣列得到了廣泛的關注，相對于均勻陣列，稀疏布陣可以擴大陣列孔徑，提高參數的估計精度，減小實際應用的成本。本文針對上述近遠場混合信源定位中存在估計精度低、陣列孔徑損失大的問題進行研究，提出了一些

3、性能優(yōu)越的算法，其創(chuàng)新性工作主要如下：
　　1.針對二階統(tǒng)計量精度差、稀疏重構算法無法抑制噪聲項的問題，提出了一種基于四階累積量稀疏重構的混合信源定位算法。通過陣列接收數據的四階累積量計算，構造了兩個特殊的四階累積量矩陣，抑制了噪聲項。其中一個僅與信源角度有關，另一個包含信源角度和距離兩個參數。利用這兩個矩陣構造稀疏表示模型，通過對矩陣的奇異值分解減少了計算復雜度且進一步抑制了噪聲，最后利用加權l(xiāng)1范數模型求解實現(xiàn)信源的DOA估計

4、。該算法避免了陣列孔徑損失，無需選取平衡重構殘差與解稀疏性的正則化參數，且無需二維搜索，近場信源的角度和距離參數自動配對。
　　2.針對混合信源定位中存在陣列孔徑損失的問題，提出了一種基于稀疏對稱陣列的混合信源定位方法。首先通過不同子陣接收數據的四階累積量運算構造出幾個僅包含信源角度的四階累積量向量，該向量的相位部分變化與均勻線陣相同。由四階累積量向量構造出一個Toeplitz矩陣，然后通過MUSIC算法估計出近場源和遠場源的角度